專利名稱：一種600MPa級(jí)水電壓力鋼管用鋼板的生產(chǎn)工藝的制作方法
—種600MPa級(jí)水電壓力鋼管用鋼板的生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于低合金鋼領(lǐng)域，特別涉及一種600MPa級(jí)水電壓力鋼管用鋼板的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
水電用鋼主要用于廠壩內(nèi)的引水壓力管道、一級(jí)肋板、岔管、蝸殼等輔助設(shè)施的制造，要求鋼板具有足夠的強(qiáng)度，良好的塑性，優(yōu)良的韌性和焊接性能。隨著水電站的裝機(jī)容量和水頭等數(shù)值越來越大，對(duì)鋼板提出了更高的要求-使用具有更高強(qiáng)度、更好的低溫韌性、更好的焊接性能的鋼板，目前國內(nèi)水電站的壓力鋼管主要使用600MPa級(jí)的鋼板， 由于GB19189-2011《壓力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板》中明確規(guī)定，該級(jí)別鋼板采用調(diào)質(zhì)工藝交貨，所以目前國內(nèi)鋼企主要采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)，如舞陽鋼鐵的WDB620，鞍鋼ADB610D等。
如中國專利申請(qǐng)?zhí)柼?hào)200510019165.4公開了一種《大線能量焊接水電站壓力管用鋼及其生產(chǎn)方法》，采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)出一種500MPa級(jí)別的水電站壓力鋼管用鋼。
中國專利公開號(hào)CN1932063A公開了一種《高強(qiáng)度低焊接裂紋敏感性厚鋼板及其生產(chǎn)方法》，采用在線直接淬火+離線回火工藝生產(chǎn)出抗拉強(qiáng)度> 610MPa的鋼板，具有生產(chǎn)工藝簡單，成本低等特點(diǎn)，不足之處是在線直接淬火對(duì)冷卻設(shè)備性能要求較高，不能廣泛推廣。
中國專利公開號(hào)CN101096738A公開了《低焊接裂紋敏感性鋼板及其生產(chǎn)方法》， 其化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為c ( 0. 07%, S1: 0. 15 0. 40%, Mn:1. 00 1. 60%, P 彡 0. 015%, S^O. 010%, Cr: ^ 0. 30%, N1: ^ 0. 50%, Mo ( 0. 30%, Cu ( 0. 30%, V: ^ 0. 08%, Nb (0. 08%, T1:0. 010 0. 020%,B ^ 0. 003%，采用TMCP+回火工藝生產(chǎn)出抗拉強(qiáng)度彡61OMPa 的鋼板，不足之處是采用了三階段控制軋制工藝，加大了軋制負(fù)荷，要求軋機(jī)具有較大的扭矩和軋制力。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上存在的問題及不足，本發(fā)明的目的是提供一種抗拉強(qiáng)度大于600MPa，具有良好的塑性、優(yōu)良的低溫沖擊韌性和焊接性能的水電壓力鋼管用鋼板，該鋼板主要用于水電站壓力管道的制造。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的鋼板的化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 06 0. 09%、S1:0. 20 0. 40%、 Mn :L 4 L 6%、P :彡 0. 015%、S ^ 0. 005%、Nb:0. 02 0. 04%、N1:0· 20 0. 40%、Cr 0. 10 0. 30%、Mo 0. 10 0. 30%,V 0. 03 0. 05%、T1:0. 01 0. 02%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的制備方法、主要工藝參數(shù)及原理分析如下
1、冶煉和澆鑄
將準(zhǔn)備好的低磷(彡0. 015%)、低硫(彡0. 005%)、低氧(彡0. 0040%)、低氮((O. 0060%)優(yōu)質(zhì)廢鋼和計(jì)算配好的其他合金加入實(shí)驗(yàn)室IOOkg真空冶煉爐，抽真空后啟動(dòng)進(jìn)行熔化冶煉，待熔化后澆鑄到矩形鋼模中，澆鑄成尺寸為250 X 245 X 260mm的矩形鋼坯。
2、加熱和軋制
用機(jī)械手將鋼坯裝入高溫電阻爐中。加熱溫度1210°C 1250 °C，總在爐時(shí)間> 270min，確保鋼坯溫度均勻，待鋼坯達(dá)到加熱要求時(shí)，用機(jī)械手將鋼坯送往 Φ 750X 550mm實(shí)驗(yàn)軋機(jī)。采用兩階段控制軋制工藝，即奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制。在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，開軋溫度為1200 1230°C，第I 2道次壓下量應(yīng)大于10%，其次至少有I 2道次壓下率控制在20 40%，用以充分細(xì)化原始奧氏體晶粒；在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，開軋溫度彡950°C，累積壓下率大于60%，目的是為了保證其在未再結(jié)晶區(qū)有足夠的變形量，在變形的奧氏體內(nèi)有更高密度的位錯(cuò)累計(jì)，為鐵素體相變提供更有利的形核條件。較大的變形也有利于Nb的碳氮化合物的析出，由于變形誘導(dǎo)析出的作用，較大的道次變形率將有利于析出物的形成并且使其更加細(xì)小和彌散，同時(shí)，細(xì)小和彌散的析出物及其釘扎作用為鐵素體提供高密度的形核地點(diǎn)并且阻止其長大和粗化，這對(duì)于鋼的強(qiáng)度與韌性都起到有利的作用。將終軋溫度控制在未再結(jié)晶區(qū)的低溫段，同時(shí)該溫度區(qū)接近相變點(diǎn)Ar3,即終軋溫度為810 840°C。
3、冷卻
控制軋制結(jié)束后，鋼板進(jìn)入加速冷卻(Acc)裝置,按5 10°C /s以上的冷卻速度冷卻至600°C以下。由于鋼板在軋制過程中積累了密度很高的位錯(cuò)和極高的應(yīng)變能，高密度的位錯(cuò)將與Nb的析出物Nb(CN)粒子相互作用，在軋制完成至加速冷卻的空冷(馳豫) 過程中，這種相互作用促使在奧氏體晶粒內(nèi)部形成大量細(xì)小的多邊形位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu)，Nb原子在位錯(cuò)墻上的偏聚以及大量微細(xì)Nb(CN)在位錯(cuò)胞壁上的析出，穩(wěn)定了這種具有一定取向差的多邊形胞狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，一個(gè)道次的較大變形具有誘導(dǎo)鐵素體相變的作用，在這種誘導(dǎo)作用下，Ar3點(diǎn)有所提高，即出現(xiàn)所謂“應(yīng)變誘導(dǎo)相變”現(xiàn)象，最終得到貝氏體為主的金相組織。
4、回火熱處理
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定鋼板的最佳回火溫度為610 650 V,保溫時(shí)間為 20min+tX2. 5min/mm,其中t為鋼板厚度，單位為mm。
本發(fā)明的有益效果為
摒棄了傳統(tǒng)的離線調(diào)質(zhì)工藝轉(zhuǎn)而采用TMCP+回火工藝，降低了工序成本，提高了生產(chǎn)效率。通過合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，并采取上述工藝可以得到一種抗拉強(qiáng)度大于600MPa， 具有良好的塑性、優(yōu)良的低溫沖擊韌性和焊接性能的水電壓力鋼管用鋼板。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1`鋼板的金相組織圖。
具體實(shí)施方式
以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。
實(shí)施例1
按表1所示的化學(xué)成分冶煉，并澆鑄成鋼錠，將鋼錠加熱至1232°C，總在爐時(shí)間保溫300分鐘，在實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行第一階段軋制，即奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，開軋溫度為 1214°C，第1 2道次壓下量應(yīng)大于10%，其次至少有1 2道次壓下率控制在20 40%， 當(dāng)軋件厚度為60_時(shí)，在輥道上待溫至900°C，隨后進(jìn)行第二階段軋制，即奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制。終軋溫度為840°C，成品鋼板厚度為20mm。軋制結(jié)束后，鋼板進(jìn)入加速冷卻(ACC) 裝置，以5°C /s的速度冷卻至590°C，出水后冷床冷卻。之后對(duì)鋼板進(jìn)行回火熱處理，回火溫度630°C,保溫時(shí)間為20min+tX2. 5min/mm,其中t為鋼板厚度,單位為mm。最后即可得到所述鋼板
實(shí)施例2
實(shí)施方式同實(shí)施例1，其中加熱溫度為1240°C，總在爐時(shí)間保溫320分鐘，第一階段軋制的開軋溫度為1220°C，中間坯厚度為96mm，第二階段軋制的開軋溫度為892°C，終軋溫度為831°C，成品鋼板厚度為38mm。軋制結(jié)束后，鋼板進(jìn)入加速冷卻(ACC)裝置，以5°C / s的速度冷卻至589°C，出水后冷床冷卻。之后對(duì)鋼板進(jìn)行回火熱處理，回火溫度630°C，保溫時(shí)間為20min+tX2. 5min/mm,其中t為鋼板厚度,單位為mm。最后即可得到所述鋼板
實(shí)施例3
實(shí)施方式同實(shí)施例1，其中加熱溫度為1233°C，總在爐時(shí)間340分鐘；第一階段軋制的開軋溫度為1218°C，中間坯厚度為100mm;第二階段軋制的開軋溫度為892°C，終軋溫度為821°C，成品鋼板厚度為50mm;軋制結(jié)束后，鋼板進(jìn)入加速冷卻(ACC)裝置，以5°C/s的速度冷卻至558°C，出水后冷床冷卻。之后對(duì)鋼板進(jìn)行回火熱處理，回火溫度610°C，保溫時(shí)間為20min+tX2. 5min/mm,其中t為鋼板厚度,單位為mm。最后即可得到所述鋼板
表I本發(fā)明實(shí)施例1 3的化學(xué)成分(wt%)
權(quán)利要求
1.一種600MPa級(jí)水電壓力鋼管用鋼板的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述鋼板的化學(xué)成分按重量百分比為 C 0. 06 O. 09%、Si 0. 20 O. 40%、Mn :1· 4 1. 6%、P :彡 O. 015%、S (O. 005%、Nb:O. 02 O. 04%、N1:0. 20 O. 40%、Cr :0. 10 O. 30%、Mo :0. 10 O. 30%、V O.03 O. 05%、T1:O. 01 O. 02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的600MPa級(jí)水電壓力鋼管用鋼板的生產(chǎn)工藝，其特征在于 按照權(quán)利要求1所述的的化學(xué)成分冶煉，并澆鑄成矩形鋼錠，將鋼錠制造成所述鋼板的方法如下1)、加熱和軋制(a)、在加熱過程中，加熱溫度為1210°C 1250°C，總在爐時(shí)間彡270min,(b)、軋制軋制分為第一階段和第二階段軋制第一階段在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，軋制過程中，開軋溫度為1200 1230°C，第I 2道次壓下量應(yīng)大于10%，其余至少有I 2道次壓下率控制在20 40% ；第二階段在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，開軋溫度< 950°C，軋制過程中，累積壓下率大于 60%，終軋溫度為810 8400C ；2)、冷卻在冷卻過程中，鋼板進(jìn)入加速冷卻裝置，以彡5°C /s的速度冷卻至600°C以下。3)、回火熱處理鋼板回火溫度控制在610 650°C，保溫時(shí)間為20min+tX2. 5min/mm,其中t為鋼板厚度，單位為mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種600MPa級(jí)水電壓力鋼管用鋼板的生產(chǎn)工藝，所述鋼板的化學(xué)成分按重量百分比為C0.06～0.09%、Si0.20～0.40%、Mn1.4～1.6%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb0.02～0.04%、Ni0.20～0.40%、Cr0.10～0.30%、Mo0.10～0.30%、V0.03～0.05%、Ti0.01～0.02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。采用低碳微合金化設(shè)計(jì)，控制軋制控制冷卻(TMCP)+回火工藝(T)，最終獲得了以回火貝氏體為主的金相組織，從而獲得了強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性的良好匹配，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。該鋼板主要用于水電站壓力管道的制造。
文檔編號(hào)C22C38/58GK103045965SQ20121057874
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者楊雄, 史文義, 王海明, 李海英, 康利明, 劉莉, 張輝 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司