屈服620MPa級水電工程用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水電工程用鋼板及其生產(chǎn)方法，尤其是一種屈服620MPa級水電工程用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭等資源的日益緊缺和環(huán)保要求的不斷提高，對于利用核能、水能、風能、太陽能等多種高效清潔能源改善全球環(huán)境和氣候已達成共識。水電做為成本低廉、高效環(huán)保的能源被廣泛應用。水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機產(chǎn)生電力，即利用水的位能轉(zhuǎn)化為水的機械能。水電工程裝備由于服役環(huán)境比較惡劣，其對用鋼的各項技術(shù)指標要求極高，不僅要有高的耐大氣腐蝕和耐海水腐蝕性能，還要求高強度、高韌性、易焊接等。從目前情況看，屈服強度490MPa以下的水電工程用鋼基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，并且占據(jù)了水電工程用鋼量的90%，而490MPa及以上鋼板的推廣是未來發(fā)展趨勢，該厚度、強度級別鋼板的成功研制，對于該級別鋼板的國產(chǎn)化及進一步推廣應用都具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有良好綜合性能的屈服620MPa級水電工程用熱軋鋼板；本發(fā)明還提供了一種屈服620MPa級水電工程用熱軋鋼板的生產(chǎn)方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明成分的重量百分含量為:C 0.03%?0.05%，Si0.20% ?0.40%，Mn 1.52% ?1.60%，P 彡 0.015%，S 彡 0.010%，Ni 0.28% ?0.35%，Cr0.50% ?0.60%，Nb 0.04% ?0.05%，V 0.045% ?0.055%，Ti 0.015% ?0.025%，Al 0.020% ?0.040%，B 0.0015?0.0025%，余量為Fe和微量不可避免的雜質(zhì)。
[0005]本發(fā)明所述鋼板的最大厚度為40mm。
[0006]本發(fā)明采用上述化學成分設(shè)計后，其中的碳、錳固溶強化；少量加入的Nb、N1、Ti細化晶粒，其碳氮化物起到彌散強化作用；使鋼板具有良好的力學性能。其中，各組分及含量在本發(fā)明中的作用是:
C:碳對鋼的屈服、抗拉強度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響；碳通過間隙固溶能顯著提高鋼板強度，但碳含量過高，又會影響鋼的焊接性能及韌性。
[0007]S1:在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時Si也能起到固溶強化作用，但超過0.5%時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。
[0008]Mn:錳成本低廉，能增加鋼的韌性、強度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；錳量過高，對于大厚度鋼板易出現(xiàn)中心偏析。
[0009]P、S:在一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性。磷使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；硫降低鋼的延展性和韌性，在軋制時造成裂紋；因此應盡量減少磷和硫在鋼中的含量。
[0010]Al:鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性；鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0011]Nb:鈮的加入是為了促進鋼軋制顯微組織的晶粒細化，可同時提高強度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結(jié)晶，有效的細化顯微組織，并通過析出強化基體。焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細小的熱影響區(qū)組織，改善焊接性能。
[0012]T1:鈦是良好的脫氧劑。鋼種加Ti可與C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，這些化合物具有好的晶粒細化效果。
[0013]N1:鎳溶于奧氏體，抑制奧氏體再結(jié)晶，細化細化奧氏體晶粒，提高鋼板低溫韌性。
[0014]Cr、B:提高鋼板淬透性。
[0015]本發(fā)明方法包括冶煉、連鑄、加熱、乳制和熱處理工序；所述冶煉工序所得鋼水成分的重量百分含量如上所述；
所述軋制工序:采用TMCP工藝軋制；第一階段軋制溫度為950°C?1100°C，此階段單道次壓下量為8%?10%，累計壓下率為50%?66% ;第二階段軋制溫度為850?780°C，累計壓下率為50%?60% ;軋后鋼板進ACC水冷，入水溫度750°C?780°C，返紅溫度410°C?430 0C ；
所述熱處理工序:回火590±10°C，保溫120min?130min。
[0016]本發(fā)明所述冶煉工序:鋼水先經(jīng)電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度1530?1550°C后轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊100?120kg/120噸鋼或Fe-Ca線400?450m/120噸鋼以改變夾雜物形態(tài)，精煉時喂入Al線；所述VD爐真空脫氣處理的真空度< 66.6Pa，真空保持時間15min?25min。
[0017]本發(fā)明所述連鑄工序:采用300_厚度連鑄坯。
[0018]本發(fā)明所述加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1230°C?1250°C，均熱溫度1210°C?1230°C，均熱段在爐時間Ih?1.5h ;鋼還總加熱時間按照0.9?1.lmin/mm鋼還厚度進行加熱。
[0019]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明的化學成分設(shè)計采用價格低廉的碳、錳固溶強化，通過調(diào)整優(yōu)化鋼板中其它合金元素的配比，能在低貴重合金使用量條件下確保鋼板力學性能良好，使鋼板具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，增強了市場競爭力。
[0020]本發(fā)明方法采用碳、錳固溶強化，通過調(diào)整優(yōu)化鋼板中其它合金元素的配比，采用兩階段控軋控冷工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均的問題，使產(chǎn)品具有優(yōu)良的綜合性能；采用控軋控冷工藝，得到貝氏體、鐵素體的復合組織，鋼板具有良好的力學性能；本發(fā)明方法產(chǎn)品的低溫韌性有相當大的富裕量，可廣泛用于水電工程，應用前景廣闊。
[0021]本發(fā)明尤其是采用TMCP+回火工藝，TMCP主要是再結(jié)晶區(qū)的大單道次壓下和未再結(jié)晶區(qū)大的累積壓下，確保形成位錯、滑移等亞結(jié)構(gòu)，以便在軋后強水冷過程中為貝氏體形核提供有效形核位置，從而確保鋼板組織類型以貝氏體和鐵素體為主，軋后鋼板進行離線回火，使貝氏體和鐵素體組織更細更均勻。
[0022]本發(fā)明方法所得鋼板中貴重合金含量較低，成本低廉；屈服強度在630MPa?71OMPa,抗拉強度在770MPa?810MPa之間；板厚1/4處-40°C沖擊功彡80J ;鋼板最大厚度可達到40_;具有回火貝氏體、鐵素體的復合組織。試驗結(jié)果表明:采用本發(fā)明方法所生產(chǎn)的鋼板具有純凈度較高、_40°C沖擊功及Z向斷面收縮率較高、焊接性能好的特點；具有低的碳當量和裂紋敏感型指數(shù)、成本低、屈強比低、低溫沖擊韌性優(yōu)良、厚度方向性能及焊接性良好的特點。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0024]圖1是本發(fā)明實施例1熱軋鋼板(板厚1/4 ;50微米)的組織照片；
圖2是本發(fā)明實施例2熱軋鋼板(板厚1/4 ;50微米)的組織照片；
圖3是本發(fā)明實施例3熱軋鋼板(板厚1/4 ;50微米)的組織照片；
圖4是本發(fā)明實施例4熱軋鋼板(板厚1/4 ;50微米)的組織照片。
【具體實施方式】
[0025]實施例1:本屈服620MPa級水電工程用熱軋鋼板采用下述工藝制備而成。
[0026](I)冶煉工序:鋼水先經(jīng)電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時喂入Al線；鋼水溫度達到1530°C后轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊100kg/120噸鋼(按120噸鋼加入10kg的CaSi塊計算)，以改變夾雜物形態(tài)；所述VD爐真空脫氣處理的真空度65Pa，真空保持21分鐘。所得鋼水成分的重量百分比為:C 0.05%，Si 0.20%，Mn 1.55%，P 0.015%，S 0.010%，Ni 0.35%, Cr 0.55%，Nb 0.045%，V 0.050%，Ti 0.018%，Al 0.025%，B 0.0015%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0027](2)連鑄工序:采用300mm厚度連鑄坯成材。
[0028](3)加熱工序:鋼坯總加熱時間按照0.9min/mm厚度(按每毫米鑄坯厚度加熱0.9分鐘計算)進行加熱；鋼坯加熱溫度最高1230°C，均熱溫度1222°C，均熱段在爐時間1.5h。
[0029](4)軋制工序:采用再結(jié)晶區(qū)+未再結(jié)晶區(qū)兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為1000°c，此階段單道次壓下率為10%，累計壓下率為55% ;第二階段軋制溫度為850°C，累計壓下率為60% ;軋后進行ACC水冷，入水溫度780°C，返紅溫度421°C ;冷卻后即可得到厚度為40mm的熱軋鋼板。
[0030](5)熱處理工序:鋼板軋后進行回火，回火溫度590°C，保溫時間120min。
[0031]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度649MPa，抗拉強度7715MPa，板厚1/4處-40°C沖擊功平均為89J。組織照片見圖1，由圖1可見，本實施例所得熱軋鋼板具有回火貝氏體、鐵素體的復合組織。
[0032]實施例2:本屈服620MPa級水電工程用熱軋鋼板采用下述工藝制備而成。
[0033](I)冶煉工序:鋼水先經(jīng)電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時喂入Al線；鋼水溫度達到1550°C后轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊110kg/120噸鋼(按120噸鋼加入IlOkg的CaSi塊計算)，以改變夾雜物形態(tài)；所述VD爐真空脫氣處理的真空度60Pa，真空保持25分鐘。所得鋼水成分的重量百分比為:C 0.03%，Si 0.38%，Mn 1.60%，P 0.011%，S 0.010%，Ni 0.35%，C