CN115927809B - 一种高韧性f550特厚钢板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性F550特厚钢板的生产方法,钢的化学成分及质量百分比为C=0.10~0.12、Si=0.10~0.30、Mn=1.10~1.20、P≤0.012、S≤0.003、Alt=0.040~0.080、Ni=1.00~1.20、V=0.40~0.50、Cr=0.30~0.40、Mo=0.30~0.40、Nb=0.030~0.040、Ti=0.015~0.020;余量为Fe和残留元素;其生产方法包括:工艺过程为转炉冶炼→精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→在线高温淬火→离线亚温淬火→回火→精整→性能检验。生产100~150mm的产品实物质量各项性能优良:钢板上屈服富余量在20Mpa以上,抗拉富余量在30~100Mpa,‑60℃心部低温冲击功值150J以上、屈强比≤0.92、Z向值≥35%和表面平直度良好F550特厚钢板。
Description
技术领域
本发明属于冶金轧制热处理技术领域,涉及一种高韧性F550特厚钢板的生产方法。
背景技术
随着全球变暖的日益显现,世界对清洁能源的需求强烈且成为各国优先发展的方向。天然气的开采向北极低温环境地区扩张,对材料的低温韧性提出高的要求。中国天然气田在南海区域向深海不断推进,导管架的高度和平台上部吊装设备不断大型化,需要更大厚度和强度的特厚钢板;海上大功率风力发电场蓬勃发展,推动风电运输和吊运安装船大型化,也需要更大厚度和强度的钢板。随着海洋能源的开采和开发的推进,需要适应低温高韧性、高强度、大厚度高级别特厚钢板材料,特别是厚度100~150mm高韧性特厚钢板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厚度100~150mm高韧性F550特厚钢板生产方法。
发明的技术方案:
一种高韧性F550特厚钢板的生产方法,工艺过程为转炉冶炼→精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→在线高温淬火→离线亚温淬火→回火→精整→性能检验。钢的化学成分及质量百分比为C=0.10~0.12、Si=0.10~0.30、Mn=1.10~1.20、P≤0.012、S≤0.003、Alt=0.040~0.080、Ni=1.10~1.30、V=0.40~0.50、Cr=0.30~0.40、Mo=0.30~0.40、Nb=0.030~0.040、Ti=0.015~0.020,余量为Fe和残留元素;关键工艺步骤包括::
(1)冶炼:按照化学成分要求冶炼450mm及以上厚度铸坯,连铸实行全程保护浇铸,结晶器电磁搅拌,浇注温度按液相线温度+ (10 ~15℃)低过热度控制,凝固末端轻压下结合浇注末端重压下技术,总压下量≥25mm,保证铸坯心部质量为低倍C类1.0;板坯下线堆冷至室温;
(2)板坯加热:采用步进炉对板坯进行低温加热,加热温度1150~1200℃,加热时间420~500min,其中均热段时间不少于50min;
(3)控制轧制:高压水除鳞后,粗轧采用大压下,前三道次压下量≥40mm;中间坯厚度为成品厚度+40~70mm,终轧温度900~950℃;粗轧完成后,快速送至精轧开始二阶段轧制,终轧温度900~930℃;
(4)在线高温淬火:使用预矫直保证板形平直度;Muplic超快冷快速冷却,冷却水温≤30℃,开冷温度900~930℃,冷却速率5~10℃/s,低压段摆动冷却钢板温度<100℃;钢板堆垛缓冷;
(5)离线亚温淬火:在线淬火后钢板再加热,淬火温度870~900℃,淬火保温时间1.5min/mm;辊式淬火机冷却至室温;
(6)回火:离线淬火钢板进行回火,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5 min/mm。
本发明的技术原理:
C元素在合金钢中,常与其它合金元素形成碳化物,稳定奥氏体提高淬透性。低C含量对韧性、止裂性和焊接性都有决定性作用,本发明中控制C含量控制在0.010%~0.013%的窄成分范围内。
Si元素以固溶体形式存在于铁素体和奥氏体中,能提高铁素体和奥氏体的强度和硬度,造成钢的韧性下降,本发明中Si含量控制在0.10%~0.30%。
Mn为淬透性元素,对提高钢板的强度和韧性均有利,但其易在铸坯中心偏析,降低心部组织均匀性,影响心部韧性。本发明中控制M元素含量1.10%~1.20%。
Nb、Ti为碳氮化固溶元素,加热过程中能稳定原始奥氏体晶粒度,抑制轧制过程中的动态和静态再结晶,抑制再结晶后晶粒长大细化晶粒,冷却过程中析出强化提高强度。
P、S为有害元素,应尽量降低。本发明中控制P≤0.012%、S≤0.003%。
Cr、Mo为强淬透性元素,对提高厚板的淬透性有重要作用,适量添加。
Ni为非碳化物形成元素,可无限凝固,并没有成分的偏析,对低温韧性有重要作用,保证一定的加入量。
本发明采用低温加热,高温轧制后在线高温淬火+离线亚温淬火+回火工艺生产100~150mm高韧性F550特厚钢板。特厚高强度钢板,由于厚度增加后心部冷却速率大幅度降低的影响,离线再加热调质工艺难以保证心部的韧性和强度。为保证特厚钢板心部强度和低温韧性,传统的方法采用钢锭生产板坯,高合金量增加淬透性,反复多次的淬火达到改善厚度方向性能均匀性的目的,这样的方法生产周期长,成本高。本发明使用450mm及以上厚度连铸坯,采用结晶器电磁搅拌和凝固末端的轻重压下结合适当的浇铸温度,得到低倍C类1.0级铸坯。低温加热,控制原始奥氏体晶粒度细小,粗轧大压下量进一步细化奥氏体晶粒,二阶段高温轧制后在奥氏体相变温度前进行高温在线淬火,充分发挥变形奥氏体对淬透性的作用,同时可以节约能耗,控制心部组织细小。通过在线高温淬火为离线再加热调质处理做好准备,离线亚温淬火保证低温韧性的同时,降低屈强比,从而实现厚度上性能均匀性良好,具有高低温韧性、高强度和低屈强比的F550特厚钢板。
本发明的有益效果:通过低温加热,高温轧制后高温在线淬火,节约能耗的同时控制原始奥氏体晶粒度,高温在线淬火充分运用变形奥氏体对淬透性的作用,结合离线亚温淬火和回火工艺生产最大厚度150mm,心部低温韧性、高强度和低屈强比等各项性能良好的F550特厚钢板。
具体实施方式
下面结合一组实施例进一步说明。
一种高韧性F550特厚钢板的生产方法,生产厚度100~150mm高韧性F550钢板。工艺过程为转炉冶炼→精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→在线高温淬火→离线亚温淬火→回火→精整→性能检验。关键工艺步骤包括:
(1)转炉冶炼和精炼工艺,保证各元素成分满足控制要求。由于轧制特厚钢板保证压缩比,连铸采用450mm及以上断面,浇注温度按液相线温度+ (10~15℃)低过热度控制,结晶器电磁搅拌,凝固末端轻压下结合重压下技术,总压下量25mm以上;板坯下线堆冷至室温;
(2)板坯加热工艺,板坯采用步进炉进行低温加热,在保证合金元素固溶温度的前提下,控制原始奥氏体晶粒。加热温度控制1150~1200℃,加热时间420~500min,其中均热段时间不少于50min;
(3)控制轧制工艺,高压水除鳞后,粗轧采用大压下,前三道次压下量≥40mm。中间坯为成品厚度+40~70mm,终轧温度900~950℃;粗轧完成后,快速送至精轧开始二阶段轧制,终轧温度900~930℃;
(4)在线高温淬火工艺,使用预矫直,保证板形平直度。Muplic超快冷快速冷却,冷却水温≤30℃,开冷温度900~930℃,冷却速率5~10℃/s,低压段摆动冷却钢板温度≤200℃;钢板堆垛缓冷;
(5)离线亚温淬火工艺,在线淬火后钢板再加热奥氏体化,淬火温度870~900℃,淬火保温时间1.5min/mm;辊式淬火机冷却至室温;
(6)回火工艺,离线淬火钢板进行回火,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5min/mm。
钢的化学成分及质量百分比为如表1,其它为Fe和残留元素;工艺参数如表2 ;钢的性能检测结果如表3 。
表1 实施例钢的化学组成
。
表2 实施例生产工艺控制参数
。
表3 实施例样品性能检测结果
。
实施例表明:使用本发明方法生产100~150mm特厚F550钢板的产品表面质量优良,外检合格率100%,I级探伤合格率100%,性能合格率100%。钢板厚度位置表面、T/4和T/2处性能均匀性良好,心部位置-60℃低温冲击功150J以上,厚度Z向值35%以上,屈强比0.92以下,性能稳定性良好。
Claims (1)
1.一种高韧性F550特厚钢板的生产方法,工艺过程为转炉冶炼→精炼→连铸→板坯加热→控制轧制→在线高温淬火→离线亚温淬火→回火→精整→性能检验,其特征在于:钢的化学成分及质量百分比为C=0.10~0.12、Si=0.10~0.30、Mn=1.10~1.20、P≤0.012、S≤0.003、Alt=0.040~0.080、Ni=1.10~1.30、V=0.40~0.50、Cr=0.30~0.40、Mo=0.30~0.40、Nb=0.030~0.040、Ti=0.015~0.020,余量为Fe和残留元素;关键工艺步骤包括:
(1)冶炼:按照化学成分要求冶炼450mm及以上厚度铸坯,连铸实行全程保护浇铸,结晶器电磁搅拌,浇注温度按液相线温度+ (10 ~15℃)低过热度控制,凝固末端轻压下结合浇注末端重压下技术,总压下量≥25mm,得到低倍C类1.0级铸坯;板坯下线堆冷至室温;
(2)板坯加热:采用步进炉对板坯进行低温加热;加热温度1150~1200℃,加热时间420~500min,其中均热段时间不少于50min;
(3)控制轧制:高压水除鳞后,粗轧采用大压下,前三道次压下量≥40mm;中间坯厚度为成品厚度+40~70mm,终轧温度900~950℃;粗轧完成后,快速送至精轧开始二阶段轧制,终轧温度900~930℃;
(4)在线高温淬火:使用预矫;Muplic超快冷快速冷却,冷却水温≤30℃,开冷温度900~930℃,冷却速率5~10℃/s,低压段摆动冷却钢板温度<100℃;钢板堆垛缓冷;
(5)离线亚温淬火:在线淬火后钢板再加热,淬火温度870~900℃,淬火保温时间1.5min/mm;辊式淬火机冷却至室温;
(6)回火:离线淬火钢板进行回火,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5 min/mm,得到100~150mm厚度F550特厚钢板,钢板上屈服富余量在20Mpa以上,抗拉富余量在30~100Mpa,-60℃心部低温冲击功值150J以上、屈强比≤0.92、Z向值≥35%,表面平直度良好。
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