專(zhuān)利名稱(chēng)：一種連鑄坯生產(chǎn)水電站用特厚鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種連鑄坯生產(chǎn)水電站用特厚鋼板的制造方法。主要針對(duì)600Mpa級(jí)特厚鋼板的制造。
背景技術(shù)：
水電是清潔能源，可再生、無(wú)污染、運(yùn)行費(fèi)用低，便于進(jìn)行電力調(diào)峰，有利于提高資源利用率和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綜合效益。水電站用600Mpa級(jí)特厚鋼板多用在高壓引水管段、月牙肋、岔管、水輪機(jī)組蝸殼四個(gè)關(guān)鍵部位制作上，對(duì)鋼板的承壓能力、焊接性能特別是低溫沖擊韌性要求極高。
但通常利用連鑄坯生產(chǎn)特厚水電站用鋼板時(shí)，由于最大連鑄坯厚度的限制，熱軋壓縮比很難高于4. 0，鋼板在軋制過(guò)程中由于變形滲透及晶粒細(xì)化不夠，從而導(dǎo)致鋼板的沖擊韌性惡化，尤其是鋼板心部的韌性更加惡化。在高強(qiáng)度鋼板用于多向承壓等復(fù)雜受力，尤其是特厚鋼板邊部加工后用于焊接坡口的情況下使用鋼板，對(duì)鋼板心部的低溫沖擊韌性要求非常嚴(yán)格，在保證鋼板高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比的同時(shí)，要保證鋼板心部低溫沖擊韌性?xún)?yōu)良。因此，在鋼板的制造過(guò)程中，通常會(huì)要求鋼板的壓縮比不小于4. O。要生產(chǎn)75mm以上厚度的高強(qiáng)度鋼板，就要求采用300_以上厚度的連鑄板坯。目前，我國(guó)在生產(chǎn)的最大厚度的板還厚度為400mm,按照4.O的壓縮比要求,最大只能保證IOOmm厚度高強(qiáng)鋼板的要求。在當(dāng)前大型鋼結(jié)構(gòu)、壓力容器等大型化、高參數(shù)化發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)鋼板的厚度、強(qiáng)度提出了越來(lái)越高的要求。受當(dāng)前我國(guó)板坯連鑄機(jī)厚度的影響，對(duì)于壓縮比小于4. O的高強(qiáng)高韌性特厚鋼板還需要依賴(lài)進(jìn)口。在高強(qiáng)度厚規(guī)格鋼板的生產(chǎn)中，可以采用模鑄來(lái)保證鋼板的壓縮比，但模鑄具有成材率低、生產(chǎn)效率低、成本高等特點(diǎn)，而且模鑄在國(guó)內(nèi)中厚板企業(yè)的普及率較低,不能成為經(jīng)濟(jì)型的生產(chǎn)方式。利用高質(zhì)量的板坯連鑄生產(chǎn)高質(zhì)量的特厚鋼板已經(jīng)成為鋼鐵技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。在高可靠性特厚鋼板制造技術(shù)方面，JFE公司采用高質(zhì)量連鑄板坯，發(fā)展了通過(guò)鍛造一軋制工藝制造特厚鋼板的技術(shù)，可以用310_厚的連鑄坯生產(chǎn)出厚度最大為240mm (壓下比為1.29)的具有優(yōu)良內(nèi)部質(zhì)量的特厚鋼板，但由于增加了鍛造工序，生產(chǎn)效率依然較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄坯生產(chǎn)水電站用特厚鋼板的制造方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法滿足鋼板高強(qiáng)度、高低溫沖擊韌性的問(wèn)題。本發(fā)明特別針對(duì)滿足厚度400mm，板坯心部中心偏析C類(lèi)I級(jí)的連鑄坯生產(chǎn)水電站用600Mpa級(jí)特厚鋼板的制造方法。采用“連鑄一軋制一軋后冷卻一奧氏體淬火一亞溫淬火—高溫回火”的工藝步驟，其關(guān)鍵在于“奧氏體淬火一亞溫淬火一高溫回火”過(guò)程中參數(shù)的控制，特別是亞溫淬火的溫度控制。在工藝中控制的技術(shù)參數(shù)如下(I)連鑄采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，連鑄坯厚度400mm，連鑄坯心部中心偏析C類(lèi)I級(jí)；(2)軋制將連鑄坯加熱至1100 1250°C，在爐時(shí)間300 350分鐘，出爐溫度12000C ;連鑄坯軋前采用19MPa高壓水進(jìn)行除鱗，去除表面氧化鐵皮使表面潔凈光亮；開(kāi)軋溫度較出爐溫度降低30°C，采用I階段(奧氏體再結(jié)晶區(qū))直接軋制法軋制，單道次壓下率為15% 20%,充分細(xì)化奧氏體晶粒，為后序熱處理做好組織上的準(zhǔn)備，終軋溫度為970 1020°C，軋制完畢鋼板厚度為110 150mm ；(3)軋后冷卻鋼板軋后進(jìn)入ACC冷卻區(qū)域，冷卻速度為5 10°C /s,終冷溫度為 600±50°C ；(4)奧氏體淬火鋼板保溫O. 5 I小時(shí)后淬火，加熱溫度為890 920°C，淬火冷速為7 12°C /s，至鋼板心部溫度淬到室溫；(5)亞溫淬火鋼板保溫O. 5 I小時(shí)后淬火，加熱溫度為760V 810°C，淬火冷 速為7 12°C /s，至鋼板心部溫度淬到室溫；(6)高溫回火鋼板加熱到550°C 650°C保溫O. 5 I小時(shí)后空冷至室溫。連鑄坯的化學(xué)成分重量百分比為:C :0.05 O. 15%, S1:0. 15 O. 40%，Mn :0. 90 1. 60%, P < O. 01%, , S < O. 01%, N1:L O 2. 0%, Mo :0· I O. 50%，B 0. 0008 O. 0015%,V 0. 01 O. 08%，余量為 Fe。鋼板心部在高溫回火后形成鐵素體+針狀鐵素體+細(xì)小粒狀貝氏體(平均尺寸(IOum)+細(xì)小殘余奧氏體(平均尺寸I 3 um)的復(fù)相結(jié)構(gòu)。鋼板在亞溫淬火保溫時(shí)形成65 85%體積百分?jǐn)?shù)的逆轉(zhuǎn)奧氏體，這些奧氏體均勻地分布在奧氏體淬火形成的基體組織中，并在隨后的亞溫淬火冷卻過(guò)程中重新發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。逆轉(zhuǎn)奧氏體所生成的貝氏體組織與奧氏體淬火過(guò)程中所形成的基體組織之間的界面為大角度晶界(取向差大于10°的晶界)，這些大角度晶界在裂紋擴(kuò)展的過(guò)程中可以有效的改變裂紋的擴(kuò)展方向，從而有效提高鋼板心部的低溫沖擊韌性。鋼板在高溫回火后軟相鐵素體的體積百分比為20 35%。本發(fā)明中加入1.0 2. (^七％的Ni的原因在于鎳可以有效提高鋼的淬透性，尤其顯著改善特厚鋼板心部的淬透性，保證在鋼板厚度方向上熱處理的均勻性；同時(shí)Ni具有提高鋼的強(qiáng)度而不降低韌性的特點(diǎn)，其Ceq系數(shù)較低，必要時(shí)可平衡Ceq系數(shù)，不使Ceq過(guò)高，滿足低焊接裂紋敏感性鋼板的性能要求。鎳在焊接時(shí)不易燒損，有利于提高焊縫的性能。若在高于760°C 810°C溫度區(qū)間進(jìn)行亞溫淬火，鋼板加熱過(guò)程中奧氏體比例增力口，鐵素體比例下降(低于15%)，使逆轉(zhuǎn)奧氏體比例過(guò)高，造成逆轉(zhuǎn)奧氏體之間缺少鐵素體相阻隔，逆轉(zhuǎn)奧氏體之間相互合并，回火后大角度晶界急劇減少，導(dǎo)致鋼板低溫沖擊韌性顯著降低。若在低于760V 810°C溫度區(qū)間進(jìn)行亞溫淬火，會(huì)造成鐵素體比例增加，奧氏體比例下降，導(dǎo)致熱處理后鋼板組織中鐵素體軟相比例過(guò)高(大于40%)，這會(huì)導(dǎo)致鋼板強(qiáng)度顯著下降，使鋼板強(qiáng)度偏低。利用高Ni成分及完全奧氏體淬火+特定溫度區(qū)間亞溫淬火+高溫回火的熱處理工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)度特厚水電站用鋼板的特點(diǎn)如下1、鋼板厚度方向低溫沖擊韌性均勻穩(wěn)定；2、鋼板心部可以在較低的壓縮比下獲得高低溫沖擊韌性；
3、特厚鋼板滿足低焊接裂紋敏感性鋼的焊接性能要求，焊縫焊接性能良好；4、在不增加鋼板碳當(dāng)量的情況下，保證鋼板在厚度增加的同時(shí)擁有高強(qiáng)度，同時(shí)由于Pcm值不增加，保證了鋼板具有同薄規(guī)格鋼板一致的焊接性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在連鑄板坯厚度有限的情況下生產(chǎn)特厚鋼板，通過(guò)成分上增加Ni含量及特殊的熱處理工藝制度，在較低的壓縮比下獲得具有厚度方向穩(wěn)定低溫沖擊韌性的水電站用鋼板，特別是特厚板心部具有優(yōu)良沖擊韌性，實(shí)現(xiàn)了利用連鑄坯直接熱軋生產(chǎn)具有優(yōu)良低溫沖擊韌性特厚鋼板。通過(guò)采用多次熱處理，雖增加了熱處理工序的處理時(shí)間，但與采用模鑄、鍛造等方式生 產(chǎn)特厚鋼板相比，具有不增加額外生產(chǎn)設(shè)備、高效、低成本、通用性好的特點(diǎn)。


圖1為實(shí)施例1中400mm厚度連鑄板坯低倍照片。圖2為實(shí)施例1中1#鋼板回火后表層位置金相照片。圖3為實(shí)施例1中1#鋼板回火后1/4層位置金相照片。圖4為實(shí)施例1中1#鋼板回火后心部位置金相照片。圖5為實(shí)施例2中400mm厚度連鑄板坯低倍照片。圖6為實(shí)施例2中2#鋼板回火后表層位置金相照片。圖7為實(shí)施例2中2#鋼板回火后1/4層位置金相照片。圖8為實(shí)施例2中2#鋼板回火后心部位置金相照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :采用400mm規(guī)格連鑄坯生產(chǎn)IlOmm規(guī)格水電鋼。連鑄采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，鑄坯化學(xué)成分重量百分比為C 0. 078%, Si 0. 22%, Mn :1. 26%, P :0. 009%, S :0. 001%, N1:1. 05%,Mo 0. 36%, B 0. 001%, V :0. 042%，余量為 Fe ；Ceq 為 O. 42%, Pcm 為 O. 20% (其中Ceq = C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14、Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B)。400mm厚度連鑄坯低倍照片如附圖1所示，偏析等級(jí)< C類(lèi)I級(jí)，疏松<1. O級(jí)。板坯加熱溫度1230°C，在爐320min，出爐溫度1200°C。軋前采用19MPa高壓水進(jìn)行除鱗，開(kāi)軋溫度1170°C，各道次壓下率均在15% 20%內(nèi)，終軋溫度990°C，軋制完畢鋼板厚度110mm，鋼板軋制壓縮比為3. 63。鋼板軋后進(jìn)入ACC冷卻區(qū)域，冷卻速度為8°C /s，終冷溫度為580°C。軋后鋼板編號(hào)為1#，在900°C進(jìn)行奧氏體淬火處理，隨后1#鋼板在807°C進(jìn)行亞溫淬火熱處理，淬火后鋼板在600°C進(jìn)行高溫回火。1#鋼板力學(xué)性能如表I所示。表I 1#鋼板力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種連鑄坯生產(chǎn)水電站用特厚鋼板的制造方法，其特征在于，工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)如下 (1)連鑄采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，連鑄坯厚度400mm，連鑄坯心部中心偏析C類(lèi)I級(jí)； (2)軋制將連鑄坯加熱至1100 1250°C，在爐時(shí)間為300 350分鐘，出爐溫度為12000C ;連鑄坯軋前采用19MPa高壓水進(jìn)行除鱗，去除表面氧化鐵皮；開(kāi)軋溫度較出爐溫度降低30°C，奧氏體再結(jié)晶區(qū)采用直接軋制法軋制，單道次壓下率為15% 20% ;終軋溫度為970 1020°C，軋制完畢鋼板厚度為110 150mm ； (3)軋后冷卻鋼板軋后進(jìn)入ACC冷卻區(qū)域，冷卻速度為5 10°C/s，終冷溫度為600±50°C ； (4)奧氏體淬火鋼板保溫0.5 I小時(shí)后淬火，加熱溫度為890 920°C，淬火冷速為7 12°C /s，至鋼板心部溫度淬到室溫； (5)亞溫淬火鋼板保溫0.5 I小時(shí)后淬火，加熱溫度為760V 810°C，淬火冷速為7 12°C /s，至鋼板心部溫度淬到室溫； (6)高溫回火鋼板加熱到550°C 650°C保溫0.5 I小時(shí)后空冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的連鑄坯的化學(xué)成分重量百分比為C :0. 05 0. 15%, S1:0. 15 0. 40%, Mn :0. 90 1. 60%, P < 0. 01%,，S < 0. 01%, N1:1. 0 2. 0%, Mo :0.1 0. 50%, B :0. 0008 0. 0015%, V :0. 01 0. 08%，余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(6)高溫回火后鋼板心部形成鐵素體+針狀鐵素體+平均尺寸≤IOum的細(xì)小粒狀貝氏體+平均尺寸I 3um的細(xì)小殘余奧氏體的復(fù)相結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(5)中鋼板保溫時(shí)形成65 85%體積百分比的逆轉(zhuǎn)奧氏體，這些奧氏體均勻地分布在奧氏體淬火形成的基體組織中，并在隨后的冷卻過(guò)程中重新發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，逆轉(zhuǎn)奧氏體所生成的貝氏體組織與步驟(4)中形成的基體組織之間的界面為取向差大于10°的晶界。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(6)高溫回火后鋼板中鐵素體的體積百分比為20 35%。
全文摘要
一種連鑄坯生產(chǎn)水電站用特厚鋼板的制造方法，屬于連鑄鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。采用“連鑄→軋制→軋后冷卻→奧氏體淬火→亞溫淬火→高溫回火”的工藝步驟,使鋼板心部在高溫回火后形成鐵素體+針狀鐵素體+細(xì)小粒狀貝氏體+細(xì)小殘余奧氏體的復(fù)相結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)在于，該工藝在較小的壓縮比下，通過(guò)熱處理工藝的組合和組織控制，得到了與薄規(guī)格鋼板同等的性能，相比于模鑄、鍛造等方法，簡(jiǎn)便易行、成材率高、降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B22D11/00GK103014283SQ20121057653
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者趙楠, 隋鶴龍, 鄒揚(yáng), 秦麗曄, 姜中行, 劉建明, 吳斌, 金茹, 張學(xué)峰, 馮路路 申請(qǐng)人:首鋼總公司