本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)壓力容器技術(shù)及裝備的不斷發(fā)展，容器的大型化及使用環(huán)境越來(lái)越苛刻，促使用戶及設(shè)計(jì)院對(duì)鋼板的要求更加嚴(yán)格，低溫容器裝置設(shè)計(jì)上常使用asme標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的sa516gr60鋼。大型壓力容器采用焊接成型加工后，為了改善焊接區(qū)的性能和消除焊接殘余應(yīng)力等有害影響，一般都需要進(jìn)行焊后熱處理（pwht)，根據(jù)焊接后熱處理和加工方式的不同選取焊后模擬熱處理的溫度和時(shí)間，同時(shí)，要求鋼板經(jīng)模擬焊后熱處理之后的強(qiáng)度及沖擊性能仍能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。通常情況下，sa516gr60鋼板經(jīng)模擬焊后熱處理之后的強(qiáng)度及沖擊性能明顯下降，尤其是大厚度高規(guī)格鋼板模擬焊后熱處理之后的強(qiáng)度及沖擊性能大幅下降，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板；本發(fā)明還提供一種大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板，所述鋼板化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c≤0.23%、si≤0.40%、mn≤1.50%、p≤0.035%、s≤0.035%、ni≤0.40%、nb≤0.020%、alt≥0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述鋼板的厚度為92～98mm。

本發(fā)明所述鋼板經(jīng)模焊后板厚1/2位置性能：抗拉強(qiáng)度rm：415～550mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2≥220mpa，延伸率a≥25%；-46℃沖擊功≥20j。

本發(fā)明還提供了一種大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、熱處理、試樣模焊工序；所述連鑄工序，連鑄坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c≤0.23%、si≤0.40%、mn≤1.50%、p≤0.035%、s≤0.035%、ni≤0.40%、nb≤0.020%、alt≥0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述冶煉工序，精煉時(shí)間≥55min，出鋼溫度1630-1650℃。

本發(fā)明所述加熱工序，冶煉鋼水澆鑄成連鑄坯后在連續(xù)爐進(jìn)行加熱，最高加熱溫度1260℃，均熱溫度1230～1250℃；加熱系數(shù)0.9～1.1min/mm。

本發(fā)明所述軋制工序，采用差溫軋制工藝，ⅰ階段開(kāi)軋溫度為1050～1100℃，采用低速大壓下軋制工藝，曬鋼厚度為2h，所述h為成品鋼板厚度；ⅱ階段軋制開(kāi)軋溫度≤930℃，保證2個(gè)道次壓下率≥8%，終軋溫度880～900℃。

本發(fā)明所述軋制工序，軋后采用acc冷卻，返紅溫度控制在700～750℃。

本發(fā)明所述熱處理工序，采用正火工藝，正火保溫溫度為890～910℃，總加熱時(shí)間1.8～2.5min/mm，正火后采用空冷冷卻，得到所述的大厚度高模焊性能的sa516gr60鋼板。

本發(fā)明所述所述試樣模焊工序，試樣在試驗(yàn)室小型電爐進(jìn)行模焊處理，最大模焊保溫溫度為620～650℃，保溫時(shí)間570min，試樣300℃裝出爐，升降溫速度為56℃/h，冷卻到室溫后，試樣模焊后進(jìn)行加工及性能檢驗(yàn)。

本發(fā)明鋼板采用的化學(xué)成分設(shè)計(jì)原理如下：以碳、錳固溶強(qiáng)化為基礎(chǔ)，加入適量的nb元素細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強(qiáng)化作用；加入ni提高鋼板低溫韌性與一定的淬透性。其中，各組分及含量在本發(fā)明中的作用如下所述：

c：主要強(qiáng)化元素，通過(guò)固溶強(qiáng)化可顯著提高鋼板強(qiáng)度；但碳含量過(guò)高對(duì)鋼板的焊接性和韌性影響較大。

si：是煉鋼過(guò)程中重要的還原劑和脫氧劑，同時(shí)si能溶入鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度，但是含量過(guò)高時(shí)，降低鋼的焊接性能。

mn：能提高鋼的強(qiáng)度和淬透性，改善鋼的熱加工性能，同時(shí)，mn能消除s的影響，mn含量過(guò)高會(huì)造成鋼的塑性以及焊接性能。

p和s：在一般情況下都是鋼中的有害元素，會(huì)增加鋼的脆性，p使鋼的焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；s降低鋼的延展性和韌性，在軋制時(shí)會(huì)造成裂紋；因此應(yīng)盡量減少p和s在鋼中的含量。

ni：對(duì)鋼板的強(qiáng)度和塑性均略有提高，但低溫沖擊韌性提高幅度較大；這是由于ni在鋼中只形成固溶體，而且固溶強(qiáng)化作用不明顯，而主要是通過(guò)在塑性變形時(shí)增加晶格滑移面來(lái)提高材料塑性；

nb：nb的加入是為了促進(jìn)鋼軋制態(tài)顯微組織的晶粒細(xì)化，同時(shí)可提高強(qiáng)度和韌性；鈮可在控軋過(guò)程中通過(guò)抑制奧氏體再結(jié)晶有效地細(xì)化顯微組織，并析出強(qiáng)化基體。

本發(fā)明大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)參考astma516/a516m-06。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，以碳、錳固溶強(qiáng)化為基礎(chǔ)，加入適量的nb元素細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強(qiáng)化作用，加入ni提高鋼板低溫韌性與一定的淬透性，使鋼板模焊后仍具有優(yōu)良強(qiáng)韌性匹配，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。2、本發(fā)明鋼板經(jīng)模焊后板厚1/2位置性能：抗拉強(qiáng)度rm：415～550mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2≥220mpa，延伸率a≥25%；-46℃沖擊功≥20j。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板厚度為92mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17%、si：0.26%、mn：1.13%、p：0.015%、s：0.005%、ni：0.16%、nb：0.020%、alt：0.028%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、熱處理、試樣模焊工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）冶煉工序：精煉時(shí)間55min，出鋼溫度1630℃。

（2）連鑄工序：連鑄坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.17%、si：0.26%、mn：1.13%、p：0.015%、s：0.005%、ni：0.16%、nb：0.020%、alt：0.028%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)爐進(jìn)行加熱，加熱溫度最高1260℃，均熱溫度1230℃；加熱系數(shù)1.1min/mm。

（4）軋制工序：采用差溫軋制工藝，ⅰ階段開(kāi)軋溫度為1050℃，采用低速大壓下軋制工藝，曬鋼厚度為184mm；ⅱ階段軋制開(kāi)軋溫度為930℃，保證2個(gè)道次壓下率為8%，終軋溫度880℃，軋后采用acc冷卻，返紅溫度控制在700℃。

（5）熱處理工序：采用正火工藝，正火保溫溫度為890℃，總加熱時(shí)間2.5min/mm，鋼板正火后采用空冷冷卻。

（6）試樣模焊工序：試樣在試驗(yàn)室小型電爐進(jìn)行模焊處理，最大模焊保溫溫度為635℃，保溫時(shí)間570min，試樣300℃裝出爐，升降溫速度為56℃/h，冷卻到室溫后，進(jìn)行加工及性能檢驗(yàn)。

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的板厚1/2位置力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度362mpa，抗拉強(qiáng)度535mpa，延伸率為32%，-46℃沖擊為115j；本鋼板的耐低溫沖擊韌性和強(qiáng)韌性匹配良好。

實(shí)施例2

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板厚度為95mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.23%、si：0.29%、mn：1.13%、p：0.015%、s：0.005%、ni：0.40%、nb：0.020%、alt：0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、熱處理、試樣模焊工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）冶煉工序：精煉時(shí)間60min，出鋼溫度1650℃。

（2）連鑄工序：連鑄坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.23%、si：0.29%、mn：1.13%、p：0.015%、s：0.005%、ni：0.40%、nb：0.020%、alt：0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)爐進(jìn)行加熱，加熱溫度最高1260℃，均熱溫度1250℃；加熱系數(shù)0.9min/mm。

（4）軋制工序：采用差溫軋制工藝，ⅰ階段開(kāi)軋溫度為1100℃，采用低速大壓下軋制工藝，曬鋼厚度為190mm；ⅱ階段軋制開(kāi)軋溫度為920℃，保證2個(gè)道次壓下率為10%，終軋溫度900℃，軋后采用acc冷卻，返紅溫度控制在750℃。

（5）熱處理工序：采用正火工藝，正火保溫溫度為910℃，總加熱時(shí)間1.8min/mm，鋼板正火后采用空冷冷卻。

（6）試樣模焊工序：試樣在試驗(yàn)室小型電爐進(jìn)行模焊處理，最大模焊保溫溫度為650℃，保溫時(shí)間570min，試樣300℃裝出爐，升降溫速度為56℃/h，冷卻到室溫后，進(jìn)行加工及性能檢驗(yàn)。

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的板厚1/2位置力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度300mpa，抗拉強(qiáng)度520mpa，延伸率為33%，-46℃沖擊為102j；本鋼板的耐低溫沖擊韌性和強(qiáng)韌性匹配良好。

實(shí)施例3

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板厚度為98mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%、si：0.28%、mn：1.5%、p：0.010%、s：0.004%、ni：0.16%、nb：0.018%、alt：0.025%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、熱處理、試樣模焊工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）冶煉工序：精煉時(shí)間57min，出鋼溫度1640℃。

（2）連鑄工序：連鑄坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%、si：0.28%、mn：1.5%、p：0.010%、s：0.004%、ni：0.16%、nb：0.018%、alt：0.025%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)爐進(jìn)行加熱，加熱溫度最高1260℃，均熱溫度1245℃；加熱系數(shù)1.0min/mm。

（4）軋制工序：采用差溫軋制工藝，ⅰ階段開(kāi)軋溫度為1070℃，采用低速大壓下軋制工藝，曬鋼厚度為196mm；ⅱ階段軋制開(kāi)軋溫度為910℃，保證2個(gè)道次壓下率為12%，終軋溫度885℃，軋后采用acc冷卻，返紅溫度控制在710℃。

（5）熱處理工序：采用正火工藝，正火保溫溫度為890℃，總加熱時(shí)間2.0min/mm，鋼板正火后采用空冷冷卻。

（6）試樣模焊工序：試樣在試驗(yàn)室小型電爐進(jìn)行模焊處理，最大模焊保溫溫度為620℃，保溫時(shí)間570min，試樣300℃裝出爐，升降溫速度為56℃/h，冷卻到室溫后，進(jìn)行加工及性能檢驗(yàn)。

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的板厚1/2位置力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度300mpa，抗拉強(qiáng)度510mpa，延伸率為34%，-46℃沖擊為98j；本鋼板的耐低溫沖擊韌性和強(qiáng)韌性匹配良好。

實(shí)施例4

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板厚度為94mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.15%、si：0.40%、mn：1.1%、p：0.035%、s：0.035%、ni：0.26%、nb：0.012%、alt：0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制、熱處理、試樣模焊工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）冶煉工序：精煉時(shí)間59min，出鋼溫度1635℃。

（2）連鑄工序：連鑄坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.15%、si：0.40%、mn：1.1%、p：0.035%、s：0.035%、ni：0.26%、nb：0.012%、alt：0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

（3）加熱工序：連鑄坯在連續(xù)爐進(jìn)行加熱，加熱溫度最高1260℃，均熱溫度1235℃；加熱系數(shù)1.05min/mm。

（4）軋制工序：采用差溫軋制工藝，ⅰ階段開(kāi)軋溫度為1080℃，采用低速大壓下軋制工藝，曬鋼厚度為188mm；ⅱ階段軋制開(kāi)軋溫度為915℃，保證2個(gè)道次壓下率為11%，終軋溫度895℃，軋后采用acc冷卻，返紅溫度控制在725℃。

（5）熱處理工序：采用正火工藝，正火保溫溫度為900℃，總加熱時(shí)間2.2min/mm，鋼板正火后采用空冷冷卻。

（6）試樣模焊工序：試樣在試驗(yàn)室小型電爐進(jìn)行模焊處理，最大模焊保溫溫度為640℃，保溫時(shí)間570min，試樣300℃裝出爐，升降溫速度為56℃/h，冷卻到室溫后，進(jìn)行加工及性能檢驗(yàn)。

本實(shí)施例大厚度高模焊性能sa516gr60鋼板的板厚1/2位置力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度315mpa，抗拉強(qiáng)度513mpa，延伸率為33%，-46℃沖擊為87j；本鋼板的耐低溫沖擊韌性和強(qiáng)韌性匹配良好。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。