屈服620MPa级水电工程用热轧钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水电工程用钢板及其生产方法，尤其是一种屈服620MPa级水电工程用热轧钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002]随着煤炭等资源的日益紧缺和环保要求的不断提高，对于利用核能、水能、风能、太阳能等多种高效清洁能源改善全球环境和气候已达成共识。水电做为成本低廉、高效环保的能源被广泛应用。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，即利用水的位能转化为水的机械能。水电工程装备由于服役环境比较恶劣，其对用钢的各项技术指标要求极高，不仅要有高的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀性能，还要求高强度、高韧性、易焊接等。从目前情况看，屈服强度490MPa以下的水电工程用钢基本实现了国产化，并且占据了水电工程用钢量的90%，而490MPa及以上钢板的推广是未来发展趋势，该厚度、强度级别钢板的成功研制，对于该级别钢板的国产化及进一步推广应用都具有重要意义。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好综合性能的屈服620MPa级水电工程用热轧钢板；本发明还提供了一种屈服620MPa级水电工程用热轧钢板的生产方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明成分的重量百分含量为: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%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。
[0005]本发明所述钢板的最大厚度为40mm。
[0006]本发明采用上述化学成分设计后，其中的碳、锰固溶强化；少量加入的Nb、N1、Ti细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；使钢板具有良好的力学性能。其中，各组分及含量在本发明中的作用是:
C:碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。
[0007]S1:在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。
[0008]Mn:锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。
[0009]P、S:在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。
[0010]Al:铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0011]Nb:铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出强化基体。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。
[0012]T1:钛是良好的脱氧剂。钢种加Ti可与C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，这些化合物具有好的晶粒细化效果。
[0013]N1:镍溶于奥氏体，抑制奥氏体再结晶，细化细化奥氏体晶粒，提高钢板低温韧性。
[0014]Cr、B:提高钢板淬透性。
[0015]本发明方法包括冶炼、连铸、加热、乳制和热处理工序；所述冶炼工序所得钢水成分的重量百分含量如上所述；
所述轧制工序:采用TMCP工艺轧制；第一阶段轧制温度为950°C?1100°C，此阶段单道次压下量为8%?10%，累计压下率为50%?66% ;第二阶段轧制温度为850?780°C，累计压下率为50%?60% ;轧后钢板进ACC水冷，入水温度750°C?780°C，返红温度410°C?430 0C ；
所述热处理工序:回火590±10°C，保温120min?130min。
[0016]本发明所述冶炼工序:钢水先经电炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，钢水温度1530?1550°C后转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块100?120kg/120吨钢或Fe-Ca线400?450m/120吨钢以改变夹杂物形态，精炼时喂入Al线；所述VD炉真空脱气处理的真空度< 66.6Pa，真空保持时间15min?25min。
[0017]本发明所述连铸工序:采用300_厚度连铸坯。
[0018]本发明所述加热工序:钢坯加热温度最高1230°C?1250°C，均热温度1210°C?1230°C，均热段在炉时间Ih?1.5h ;钢还总加热时间按照0.9?1.lmin/mm钢还厚度进行加热。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明的化学成分设计采用价格低廉的碳、锰固溶强化，通过调整优化钢板中其它合金元素的配比，能在低贵重合金使用量条件下确保钢板力学性能良好，使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能，增强了市场竞争力。
[0020]本发明方法采用碳、锰固溶强化，通过调整优化钢板中其它合金元素的配比，采用两阶段控轧控冷工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均的问题，使产品具有优良的综合性能；采用控轧控冷工艺，得到贝氏体、铁素体的复合组织，钢板具有良好的力学性能；本发明方法产品的低温韧性有相当大的富裕量，可广泛用于水电工程，应用前景广阔。
[0021]本发明尤其是采用TMCP+回火工艺，TMCP主要是再结晶区的大单道次压下和未再结晶区大的累积压下，确保形成位错、滑移等亚结构，以便在轧后强水冷过程中为贝氏体形核提供有效形核位置，从而确保钢板组织类型以贝氏体和铁素体为主，轧后钢板进行离线回火，使贝氏体和铁素体组织更细更均匀。
[0022]本发明方法所得钢板中贵重合金含量较低，成本低廉；屈服强度在630MPa?71OMPa,抗拉强度在770MPa?810MPa之间；板厚1/4处-40°C冲击功彡80J ;钢板最大厚度可达到40_;具有回火贝氏体、铁素体的复合组织。试验结果表明:采用本发明方法所生产的钢板具有纯净度较高、_40°C冲击功及Z向断面收缩率较高、焊接性能好的特点；具有低的碳当量和裂纹敏感型指数、成本低、屈强比低、低温冲击韧性优良、厚度方向性能及焊接性良好的特点。
【附图说明】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0024]图1是本发明实施例1热轧钢板(板厚1/4 ;50微米)的组织照片；
图2是本发明实施例2热轧钢板(板厚1/4 ;50微米)的组织照片；
图3是本发明实施例3热轧钢板(板厚1/4 ;50微米)的组织照片；
图4是本发明实施例4热轧钢板(板厚1/4 ;50微米)的组织照片。
【具体实施方式】
[0025]实施例1:本屈服620MPa级水电工程用热轧钢板采用下述工艺制备而成。
[0026](I)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线；钢水温度达到1530°C后转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块100kg/120吨钢(按120吨钢加入10kg的CaSi块计算)，以改变夹杂物形态；所述VD炉真空脱气处理的真空度65Pa，真空保持21分钟。所得钢水成分的重量百分比为: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%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0027](2)连铸工序:采用300mm厚度连铸坯成材。
[0028](3)加热工序:钢坯总加热时间按照0.9min/mm厚度(按每毫米铸坯厚度加热0.9分钟计算)进行加热；钢坯加热温度最高1230°C，均热温度1222°C，均热段在炉时间1.5h。
[0029](4)轧制工序:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制；第一阶段轧制温度为1000°c，此阶段单道次压下率为10%，累计压下率为55% ;第二阶段轧制温度为850°C，累计压下率为60% ;轧后进行ACC水冷，入水温度780°C，返红温度421°C ;冷却后即可得到厚度为40mm的热轧钢板。
[0030](5)热处理工序:钢板轧后进行回火，回火温度590°C，保温时间120min。
[0031]本实施例所得热轧钢板的力学性能为:屈服强度649MPa，抗拉强度7715MPa，板厚1/4处-40°C冲击功平均为89J。组织照片见图1，由图1可见，本实施例所得热轧钢板具有回火贝氏体、铁素体的复合组织。
[0032]实施例2:本屈服620MPa级水电工程用热轧钢板采用下述工艺制备而成。
[0033](I)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线；钢水温度达到1550°C后转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块110kg/120吨钢(按120吨钢加入IlOkg的CaSi块计算)，以改变夹杂物形态；所述VD炉真空脱气处理的真空度60Pa，真空保持25分钟。所得钢水成分的重量百分比为:C 0.03%，Si 0.38%，Mn 1.60%，P 0.011%，S 0.010%，Ni 0.35%，C