本發(fā)明屬于高強(qiáng)水電鋼生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種抗拉強(qiáng)度800MPa水電鋼的生產(chǎn)方法。尤其涉及一種厚度80～120mm特厚高強(qiáng)水電鋼的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：近些年，隨著國家能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，水資源作為一種可再生能源有廣闊的發(fā)展前景。我國水資源豐富，水力發(fā)電作為一種清潔能源正飛速發(fā)展。目前我國已建成抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到1091萬千瓦，占全國總裝機(jī)容量的1.35％，而一般工業(yè)國家抽水蓄能裝機(jī)占比約在5％～10％。現(xiàn)國內(nèi)抽水蓄能電站建設(shè)明顯加速，在建規(guī)模達(dá)到約1400萬千瓦，擬建和可行性研究階段的抽水蓄能電站規(guī)劃規(guī)模分別達(dá)到1500萬千瓦和2000萬千瓦，預(yù)計2020年我國抽水蓄能電站總裝機(jī)容量將達(dá)到約6000萬千瓦，鋼材需求量約40萬噸。隨著國家特大型水電站的建設(shè)，800MPa級高強(qiáng)水電鋼逐漸占據(jù)設(shè)計主導(dǎo)，且鋼材需求量呈逐漸增加趨勢。800MPa高強(qiáng)電鋼板主要用于水電站的引水管道系統(tǒng)，包括鋼管、鋼岔管和蝸殼，以及水電機(jī)組等相關(guān)設(shè)備。特別是大型水電機(jī)組對鋼材要求最大厚度達(dá)到120mm，性能要求滿足低碳當(dāng)量、低地裂紋敏感性，-30℃厚度1/2沖擊＞100J。因此，800MPa級別80～120mm特厚高強(qiáng)水電鋼開發(fā)及應(yīng)用，是中厚板產(chǎn)品研發(fā)的一個新課題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種抗拉強(qiáng)度800MPa水電鋼的生產(chǎn)方法，解決了生產(chǎn)高抗拉強(qiáng)度、特厚規(guī)格并滿足低碳當(dāng)量、低地裂紋敏感性，且具有優(yōu)良沖擊韌性的特厚規(guī)格高強(qiáng)水電鋼的問題。一種抗拉強(qiáng)度800MPa的水電鋼，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為，C：0.06～0.09％，Si：≤0.15％，Mn：0.95～1.05％，P≤0.012％，S：≤0.005％，Nb：0.010～0.020％，V：0.040～0.050％，Ti：0.015～0.025％，Ni：1.25～1.55％，Cr：0.25～0.35％，Cu：0.15～0.25％，Mo：0.45～0.55％，B：0.0009～0.0020％，Alt：0.010～0.040％，余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。上述元素滿足如下關(guān)系：CeqJIS:0.42～0.47％，Pcm:0.19～0.24％；裂紋敏感性指數(shù)：Pcm％＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B；碳當(dāng)量技術(shù)公式：CeqJIS＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4。一種抗拉強(qiáng)度800MPa水電鋼的生產(chǎn)方法，通過坯料選擇、冶煉工藝、坯型設(shè)計、鋼壞加熱工藝、軋制工藝、水冷工藝、淬火工藝及回火工藝完成。具體步驟及參數(shù)如下：1、坯料選擇：連鑄坯料的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C：0.06～0.09％，Si：≤0.15％，Mn：0.95～1.05％，P≤0.012％，S：≤0.005％，Nb：0.010～0.020％，V：0.040～0.050％，Ti：0.015～0.025％，Ni：1.25～1.55％，Cr：0.25～0.35％，Cu：0.15～0.25％，Mo：0.45～0.55％，B：0.0009～0.0020％，Alt：0.010～0.040％，余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。2、冶煉工藝：經(jīng)過鐵水預(yù)處理扒渣脫硫和LF爐深脫硫的鋼水，鋼中成品S≤0.005％。轉(zhuǎn)爐采用雙渣法、擋渣出鋼和留鋼操作，達(dá)到成品P≤0.012％。RH真空處理后，鋼中氫≤1.5ppm，N≤45ppm，O≤20ppm。板坯連鑄過程采用動態(tài)輕壓下技術(shù)和動態(tài)二冷配水技術(shù)，鑄坯低倍中心偏析達(dá)到C類1.0級及以下，其它缺陷均在1.0級以下。3、坯型設(shè)計：板坯由400mm板坯連鑄機(jī)澆鑄，坯料尺寸400*2000*L，壓縮比3.33。4、鋼坯加熱工藝：加熱溫度為1200～1240℃，鋼坯加熱時間≥6.3小時，以使合金元素Ni、Cr、Mo、Nb等合金元素充分溶解。5、軋制工藝：鋼坯采用控軋軋制，開軋溫度在1050～1130℃，再軋溫度850～890℃，終軋溫度在820～860℃；粗軋階段：軋機(jī)咬入速度1.0m/s，加速度0.5m/s2，最大軋制速度1.5m/s，單道次最大壓下率達(dá)到28.13％，粗軋階段總道次壓下率＞60％，精軋階段總道次壓下率＞20％。6、水冷工藝：軋后利用ACC自動水冷，開冷溫度740～800℃，終冷溫度610～650℃，冷速5～7℃/S。7、淬火工藝：鋼板加熱到890～910℃，保溫時間120min，利用淬火機(jī)進(jìn)行淬火。淬火機(jī)開啟20組集管，每組集管水量開到最大，高壓段輥道速度1.5m/min。鋼板進(jìn)入低壓段后擺動25min，保證鋼板出淬火機(jī)時溫度達(dá)到或接近室溫狀態(tài)。8、回火工藝：鋼板加熱到600～650℃，鋼板心部達(dá)到爐溫后開始保溫，保溫時間120min。本發(fā)明的化學(xué)組分設(shè)計原理如下：碳：碳是保證鋼板淬透性的重要合金元素，也是決定碳當(dāng)量的重要因素，對鋼的強(qiáng)度、韌性、塑性及焊接性均有較大影響。碳含量過高，影響鋼板焊接性能。碳含量過低，影響鋼板整體強(qiáng)度，在保證本發(fā)明鋼板所需要強(qiáng)度的前提下，碳含量的范圍：0.06％～0.09％。硅：脫氧的必要元素，具有一定的固溶強(qiáng)化作用，過高會影響鋼的韌性及特厚板性能均勻性，本發(fā)明中硅的范圍：≤0.15％。錳：鋼中重要的固溶強(qiáng)化元素，可降低相變溫度，細(xì)化組織亞結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)化鋼板的同時改善韌性；同時，可提高淬透性。若錳含量過高，造成偏析對焊接及韌性不利，本發(fā)明錳的范圍：0.95％～1.05％。鎳：提高鋼的低溫韌性，改善塑性。對于120mm特厚板，改善厚度1/4、1/2處低溫沖擊性能，是不可缺少的合金元素，本發(fā)明鎳的范圍：1.25～1.55％。鉻：增加鋼的淬透性，細(xì)化組織，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度；與錳配合使用，可提高鋼的淬硬性，改善鋼的力學(xué)性能；鉻比錳的偏析傾向小，以鉻代替部分錳，可減少鋼板心部偏析，改善鋼板內(nèi)部質(zhì)量，提高力學(xué)性能的均勻性；本發(fā)明鉻含量范圍：0.25～0.35％。鉬：可以顯著增加鋼的淬透性及淬硬性，細(xì)化淬火后鋼的顯微組織，提高韌性。但因鉬是一種貴重合金，為降低成本，在保證性能的前提下，根據(jù)實(shí)際鋼板厚度，選擇少加不加鉬，本發(fā)明鉬的范圍：0.45～0.55％。鈮、鈦、釩：鈮、鈦均是強(qiáng)碳及氮化合物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘扎奧氏體晶界并阻止奧氏體晶粒過度長大；在軋制水冷過程中，釩做為微合金元素，沉淀析出一定量的碳氮化物，提高鋼的強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)際需要，本發(fā)明適當(dāng)加入鈮、鈦、釩三種微合金元素。硼：顯著提高鋼的淬透性比較有效的元素，極易在晶界偏析，阻止碳的析出，微量的硼即可起到明顯的作用。但硼含量過高，易形成硼的碳氮化物，降低韌性并引起熱脆，其合理范圍：0.0009～0.0020％。磷、硫：鋼中有害元素，對沖擊和韌性不利；本發(fā)明采用純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，盡量減少磷、硫元素對鋼性能的不利影響。特厚高強(qiáng)水電鋼的的顯微組織為回火馬氏體與回火貝氏體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：實(shí)現(xiàn)了大型水電機(jī)組對80～120mm厚度鋼材要求，屈服強(qiáng)度630～750MPa，抗拉強(qiáng)度710～900MPa，延伸率≥15％，性能要求滿足-30℃厚度1/4及1/2沖擊＞100J的要求。附圖說明圖1為典型壓下規(guī)程示意圖。圖2為鋼板上部1/4位置淬火態(tài)金相組織圖。圖3為鋼板中心部位淬火態(tài)金相組織圖。圖4為鋼板下部1/4位置淬火態(tài)金相組織圖。圖5為鋼板上部1/4位置回火態(tài)金相組織圖。圖6為鋼板中心部位回火態(tài)金相組織圖。圖7為鋼板下部1/4位置回火態(tài)金相組織圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例11、坯料選擇：鋼板化學(xué)成分按表1所示控制。表1鋼坯冶煉成分(wt％)CSiMnPSAltNiCr0.0680040.970.0080.00410.021.4740.298MoCuNbVTiBCeqPcm0.5080.1930.0140.0420.0160.00140.460.21以上實(shí)施例均為化學(xué)成分重量百分比，余量均為Fe和不可避免雜質(zhì)元素。2、冶煉工藝：首先鐵水脫硫扒渣，經(jīng)過100噸轉(zhuǎn)爐冶煉，轉(zhuǎn)爐采用雙渣法、擋渣出鋼和留鋼操作，鋼水LF爐精煉處理，再經(jīng)過RH真空處理，鋼中氫含量1.2ppm，N含量40ppm，O含量15ppm。板坯連鑄過程采用動態(tài)輕壓下技術(shù)和動態(tài)二冷配水技術(shù)，鑄坯低倍中心偏析達(dá)到C類1.0級及以下，其它缺陷均在1.0級以下。3、坯型設(shè)計：鋼水經(jīng)過首秦公司400mm板壞連鑄機(jī)澆鑄成400mm×2000mm×L規(guī)格鋼坯，壓縮比3.33。4、鋼壞加熱工藝：鋼坯經(jīng)加熱爐加熱到加熱溫度為1220℃，鋼坯加熱時間為380min，以使合金元素Ni、Cr、Mo、Nb等合金元素充分溶解。5、軋制工藝：鋼坯出爐后經(jīng)過雙機(jī)架軋機(jī)軋制，采用控軋軋制，采用低速、大壓下率軋制，單道次最大壓下量率達(dá)到28.13％，粗軋階段總道次壓下率62.5％，精軋階段總道次壓下率20％。鋼坯開軋溫度在1080℃，再軋溫度880℃，終軋溫度在840℃；粗軋階段：軋機(jī)咬入速度1.0m/s，加速度0.5m/s2，最大軋制速度1.5m/s。6、水冷工藝：軋后利用ACC自動水冷，開冷溫度800℃，終冷溫度650℃，冷速6℃/S。7、淬火工藝：鋼板加熱到溫度910℃，保溫時間120min；利用淬火機(jī)進(jìn)行淬火，淬火機(jī)開啟20組集管，每組集管水量開到最大，高壓段輥道速度1.5m/min。鋼板進(jìn)入低壓段后擺動25min，保證鋼板出淬火機(jī)時溫度達(dá)到或接近室溫狀態(tài)。淬火機(jī)水量設(shè)置如下表2所示：表2淬火機(jī)水量參數(shù)/m3/h規(guī)格/mmFlow1Flow2Flow3Flow4Flow5Flow6Flow7Flow8Flow9Flow10120170619170221880221954909590規(guī)格/mmFlow11Flow12Flow13Flow14Flow15Flow16Flow17Flow18Flow19Flow20120500904906505551214418105041810508、回火工藝：鋼板加熱到640℃，鋼板心部達(dá)到爐溫后開始保溫，保溫時間120min。鋼板淬火+回火后的鋼板進(jìn)行縱向拉伸和厚度1/4、厚度1/2縱向沖擊試驗(yàn)。性能如表3所示。從表3可知，本發(fā)明120mm高強(qiáng)水電鋼屈服強(qiáng)度690～760MPa，抗拉強(qiáng)度780～845MPa，延伸率18～25％，厚度1/4處-40℃沖擊功＞100J，厚度1/2處-40℃沖擊功＞100J。淬火+回火處理后性能如下表3所示：表3回火鋼板性能注：Rp0.2(屈服強(qiáng)度)、Rm(抗拉強(qiáng)度)、A(斷后伸長率)、AKv(沖擊)Min～Max/Ave(最小值～最大值/平均值)、Q(厚度1/4處)、C(厚度1/2處)當(dāng)前第1頁1 2 3