本發(fā)明涉及一種低碳貝氏體鋼板及其生產(chǎn)方法，尤其是一種550MPa級大厚度S550Q鋼板及生產(chǎn)方法。
背景技術：
：近年來，隨著水電建設的迅猛發(fā)展，對于大厚度鋼板的需求日益突出，市場對于厚規(guī)格低溫壓力容器用鋼的需求越來越大。長期以來由于缺乏必要的生產(chǎn)設備和技術支撐，同時由于國內(nèi)大厚度、大單重、更高強度級別鋼力學性能如負溫沖擊韌性不佳，而且生產(chǎn)的成本較高，致使不能滿足國內(nèi)市場的需求。大厚度水電用鋼板往往依賴于鍛造，嚴重制約了我國水電站建設的發(fā)展。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種性能好、成本低的一種大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板；本發(fā)明還提供了一種大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板的生產(chǎn)方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：所述鋼板化學成分及質(zhì)量百分含量如下：C：0.14～0.17%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，Ni：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，V：0.035～0.050%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.40～0.50%，鋼錠成材時Al：0.020～0.040%或電渣錠成材時Al：0.060～0.080%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述鋼板的最大厚度為260毫米。本發(fā)明各組分及含量的作用機理是：C：碳對鋼的屈服、抗拉強度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響。碳通過間隙固溶能顯著提高鋼板強度，但碳含量過高，又會影響鋼的焊接性能及韌性。Si：在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時Si也能起到固溶強化作用，但超過0.5%時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。Mn：錳成本低廉，能增加鋼的韌性、強度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；錳量過高，會減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。Ni：鎳能減小低溫時的位錯在基體金屬中運動的總阻力，Ni還可以提高層錯能，抑制在低溫時大量位錯的形成，促進低溫時螺位錯交滑移，使裂紋擴展消耗功增加故韌性提高，從而降低鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。但鎳是貴重金屬，過高的鎳將會增加成本。P、S：在一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性。磷使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；硫降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋；因此應盡量減少磷和硫在鋼中的含量。Al：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。Nb：鈮的加入是為了促進鋼軋制顯微組織的晶粒細化，可同時提高強度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結晶有效的細化顯微組織，并通過析出強化基體。鈮可降低鋼的過熱敏感性及回火脆性。焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細小的熱影響區(qū)組織，改善焊接性能。同時通過兩次淬火更好地起到細化晶粒的作用，為得到更高的強度級別和穩(wěn)定優(yōu)良的沖擊韌性提供保證。V：釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能，釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。釩在鋼中主要以碳化物的形式存在，其主要作用是細化鋼的組織和晶粒，鋼中加入0.35%-0.50%左右的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩還能與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。釩和碳、氨、氧有極強的親和力，與之形成相應的穩(wěn)定化合物。同時釩增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，并產(chǎn)生二次硬化效應。V的加入是為了促進鋼軋制顯微組織的晶粒細化，可同時提高強度和韌性，同時通過兩次淬火更好地起到細化晶粒的作用，同時提高了回火穩(wěn)定性，為得到更高的強度級別和穩(wěn)定優(yōu)良的沖擊韌性提供保證。Cr：在低合金鋼范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。Mo：具有較強的碳化物形成能力，能夠阻止奧氏體化的晶粒粗大，同時還會造成C曲線右移，減小了過冷度極大地提高了淬透性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種550MPa級大厚度S550Q鋼板的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括加熱、軋制和熱處理工序；所述鋼板化學成分及質(zhì)量百分含量如下：C：0.14～0.17%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，Ni：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，V：0.035～0.050%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.40～0.50%，鋼錠成材時Al：0.020～0.040%、電渣錠成材時Al：0.060～0.080%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述軋制工序：采用二階段軋制工藝；第一階段的軋制溫度為1080℃～1130℃，累計壓下率為40～55％；第二階段的軋制溫度為870～910℃，累計壓下率為20～35％，終軋溫度為800～850℃，軋后ACC水冷。本發(fā)明所述第一階段的開軋溫度為1080～1130℃，終軋溫度為920～950℃；所述第二階段的開軋溫度為870～910℃，終軋溫度為800～850℃，軋后ACC水冷。本發(fā)明所述第一階段和第二階段的單道次壓下率均為10～35%。本發(fā)明所述熱處理工序：采用二次淬火＋回火工藝；第一次淬火過程中，淬火溫度為910～920℃，保溫系數(shù)2.5～2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為840～850℃，保溫系數(shù)2.5～2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為620～640℃，保溫時間3.5～4.5min/mm。本發(fā)明所述生產(chǎn)方法成材模式為鋼錠成材，加熱工序最高加熱溫度為1230℃，在1000℃以下升溫速度為100～120℃/h，均熱溫度為1220～1230℃，總加熱時間15-20h。本發(fā)明所述生產(chǎn)方法成材模式為連鑄+電渣重熔成材，加熱工序最高加熱溫度1240℃，在1000℃以下升溫速度為100～120℃/h，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間15-20h。本發(fā)明方法的化學成分設計采用C、Mn、Cr、Mo固溶強化，通過調(diào)整優(yōu)化鋼板中其它元素的配比，能在較低碳當量條件下確保鋼板力學性能良好，使鋼板具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，還能減低成本。本發(fā)明方法主要采用適當二階段軋制工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、有優(yōu)良的綜合性能，同時采用特殊的熱處理工藝使鋼板的組織為單一的低碳貝氏體組織，能夠更好的滿足更高強度級別水電鋼的要求，板厚1/4處和板厚1/2處-20℃沖擊韌性優(yōu)良；另外鋼板延伸率有相當大的富裕量，可廣泛用于水電工程，應用前景廣闊。本發(fā)明方法采用二次淬火+回火的熱處理工藝，采用一次淬火后直接入水冷卻細化軋制態(tài)的晶粒，有意地控制二次淬火溫度在AC3附近，以便得到單一的低碳貝氏體組織，在沖擊韌性不降低的情況下，能夠更好的滿足更高強度級別水電鋼的要求。采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明生產(chǎn)的鋼板更純凈，最大厚度可達到260mm，力學性能良好，板厚1/4處和1/2處-20℃橫向V型沖擊功≥150J，沖擊韌性優(yōu)良；厚度（Z向）拉伸斷面收縮率在50～70%之間；具有良好的組織、綜合性能和焊接性能；2、鋼板成分以碳、錳為主，加少量的Cr、Mo、Ni元素，成本較低；3、本發(fā)明的生產(chǎn)方法中采用C、Mn、Cr、Mo、Ni固溶強化；加入少量的Nb、V以細化晶粒，其碳氮化物起到彌散強化作用同時增強鋼板的回火穩(wěn)定性；加入少量的Ni以提高低溫韌性。采用本發(fā)明方法所生產(chǎn)的鋼板具有純凈度較高、力學性能良好、-20℃沖擊功及Z向斷面收縮率較高、具有良好單一的貝氏體組織、綜合性能和焊接性能優(yōu)良的特點。具體實施方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板的生產(chǎn)方法采用下述工藝：（1）冶煉工序：先經(jīng)初煉爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，并喂入Al線除去鋼水中的氧，鋼水溫度達到1560±10℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度≤66.6Pa、真空保持時間≥20分鐘，真空前加入Ca-Si塊排出鋼水中的非金屬夾雜物、有害元素，保證鋼水的純凈。（2）澆鑄工序：將冶煉后的鋼水進行模鑄或連鑄，根據(jù)不同鋼板厚度選用選用不同的鋼錠模，模鑄時控制鑄溫和鑄速，連鑄時進行電磁攪拌或輕壓下，加強凝固末端強冷，得到連鑄坯；滿足鋼板成品尺寸的情況下，根據(jù)不同鋼板厚度選用連鑄坯做自耗電極；澆鑄溫度最好為1530～1545℃，過熱度20-35℃。（3）電渣重熔工序：采用自耗電極進行電渣重熔，五元渣系，結晶器斷面為640mm、700mm、760mm和960mm，平均溶速在20～25kg/min，加入鋁粒22～26g/t/min，同時采用風冷加速冷卻。（4）加熱工序：采用兩種不同的成材模式：一種工藝模式是鋼錠成材，一種工藝模式是連鑄+電渣重熔成材，采用鋼錠生產(chǎn)時，最高加熱溫度為1230℃，在1000℃以下升溫速度為100～120℃/h，均熱溫度為1220℃～1230℃；采用電渣錠生產(chǎn)時，在1000℃以下升溫速度為100～120℃/h，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間15-20h。（5）軋制工序：采用二階段軋制工藝；第一階段軋制溫度為1080～1130℃，此階段單道次壓下量為10～35%，累計壓下率為40～55％，使奧氏體發(fā)生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；開軋溫度為1080～1130℃，終軋溫度為920～950℃。第二階段軋制溫度為880～920℃，累計壓下率為20～30%，終軋溫度800～860℃，軋后ACC水冷；開軋溫度為870～910℃，終軋溫度為800～850℃，得到鋼板粗品。單道次壓下率為10～35%。（6）熱處理：對鋼板粗品進行淬火處理，采用二次淬火＋回火工藝；第一次淬火過程中，淬火溫度為910～920℃，保溫系數(shù)2.5～2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為840～850℃，保溫系數(shù)2.5～2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為620～640℃，保溫時間3.5～4.5min/mm。實施例1本實施例550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板化學成分及其質(zhì)量分數(shù)見表1，厚度260mm。生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1560℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度為65.0Pa，真空保持時間26分鐘。（2）連鑄和電渣重熔工序：過熱度23℃，連鑄得到連鑄坯；電渣重熔的平均溶速在23kg/min，加入鋁粒25g/t/min，鋼水電渣重熔成電渣錠。（3）加熱工序：在1000℃以下升溫速度為110℃/h，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間20h。（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1100℃，終軋溫度為940℃，累計壓下率40%；第二階段的開軋溫度為900℃，終軋溫度為850℃，累計壓下率為30%，兩階段的單道次壓下率為12%。（5）熱處理：第一次淬火過程中，淬火溫度為915℃，保溫系數(shù)2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為845℃，保溫系數(shù)2.5min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為635℃，保溫時間4.0min/mm。得到所述的單一貝氏體組織鋼板。本實施例所得雙相鋼板的力學性能：屈服強度600MPa，抗拉強度670MPa，板厚1/4處和1/2處-20℃沖擊功平均210J，Z向性能為57%。實施例2本實施例550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板化學成分及其質(zhì)量分數(shù)見表1，厚度250mm。生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1560℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度為65.0Pa，真空保持時間26分鐘。（2）連鑄和電渣重熔工序：過熱度23℃，連鑄得到連鑄坯；電渣重熔的平均溶速在23kg/min，加入鋁粒25g/t/min，鋼水電渣重熔成電渣錠。（3）加熱工序：在1000℃以下升溫速度為115℃/h，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間20h。（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1090℃，終軋溫度為930℃，累計壓下率38%；第二階段的開軋溫度為900℃，終軋溫度為840℃，累計壓下率為30%，兩階段的單道次壓下率為11%。（5）熱處理：第一次淬火過程中，淬火溫度為917℃，保溫系數(shù)2.7min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為850℃，保溫系數(shù)2.6min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為638℃，保溫時間4.0min/mm。得到所述的單一貝氏體組織鋼板。本實施例所得雙相鋼板的力學性能：屈服強度595MPa，抗拉強度665MPa，板厚1/4處和1/2處-20℃沖擊功平均200J，Z向性能為59%。實施例3本實施例550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板化學成分及其質(zhì)量分數(shù)見表1，厚度200mm。生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1560℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度為65.0Pa，真空保持時間26分鐘。（2）模鑄：過熱度24℃，鋼水模鑄成鋼錠。（3）加熱工序：在1000℃以下升溫速度為115℃/h，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間16h。（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1080℃，終軋溫度為920℃，累計壓下率40%；第二階段的開軋溫度為890℃，終軋溫度為830℃，累計壓下率為30%，兩階段的單道次壓下率為13%。（5）熱處理：第一次淬火過程中，淬火溫度為916℃，保溫系數(shù)2.6min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為850℃，保溫系數(shù)2.6min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為635℃，保溫時間4.0min/mm。得到所述的單一貝氏體組織鋼板。本實施例所得雙相鋼板的力學性能：屈服強度620MPa，抗拉強度680MPa，板厚1/4處和1/2處-20℃沖擊功平均230J，Z向性能為65%。實施例4本實施例550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板化學成分及其質(zhì)量分數(shù)見表1，厚度200mm。生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：鋼水先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1560℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度為65.0Pa，真空保持時間26分鐘。（2）模鑄：過熱度23℃，鋼水模鑄成鋼錠。（3）加熱工序：在1000℃以下升溫速度為115℃/h，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間17h。（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1100℃，終軋溫度為920℃，累計壓下率40%；第二階段的開軋溫度為890℃，終軋溫度為830℃，累計壓下率為30%，兩階段的單道次壓下率為13%。（5）熱處理：第一次淬火過程中，淬火溫度為910～915℃，保溫系數(shù)2.5min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為850℃，保溫系數(shù)2.5min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為630℃，保溫時間4.0min/mm。得到所述的單一貝氏體組織鋼板。本實施例所得雙相鋼板的力學性能：屈服強度615MPa，抗拉強度685MPa，板厚1/4處和1/2處-20℃沖擊功平均230J，Z向性能為70%。實施例5本實施例550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板化學成分及其質(zhì)量分數(shù)見表1，厚度260mm。生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1550℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度為66.6Pa，真空保持時間20分鐘。（2）連鑄和電渣重熔工序：過熱度20℃，鋼水模鑄成鋼錠。（3）加熱工序：在1000℃以下升溫速度為118℃/h，最高加熱溫度1230℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間15h。（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1100℃，終軋溫度為940℃，累計壓下率40%；第二階段的開軋溫度為900℃，終軋溫度為850℃，累計壓下率為35%，兩階段的單道次壓下率為35%。（5）熱處理：第一次淬火過程中，淬火溫度為915℃，保溫系數(shù)2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為845℃，保溫系數(shù)2.5min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為635℃，保溫時間3.5min/mm。得到所述的單一貝氏體組織鋼板。實施例6本實施例550MPa級大厚度水電用低碳貝氏體S550Q鋼板化學成分及其質(zhì)量分數(shù)見表1，厚度260mm。生產(chǎn)工藝：（1）冶煉工序：先經(jīng)初煉爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1570℃轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理，真空度為66.0Pa，真空保持時間25分鐘。（2）連鑄和電渣重熔工序：過熱度35℃，連鑄得到連鑄坯；電渣重熔的平均溶速在25kg/min，加入鋁粒22g/t/min，鋼水電渣重熔成電渣錠。（3）加熱工序：在1000℃以下升溫速度為120℃/h，最高加熱溫度1240℃，均熱溫度1220～1230℃，總加熱時間20h。（4）軋制工序：第一階段的軋開軋溫度為1100℃，終軋溫度為940℃，累計壓下率40%；第二階段的開軋溫度為900℃，終軋溫度為850℃，累計壓下率為30%，兩階段的單道次壓下率為25%。（5）熱處理：第一次淬火過程中，淬火溫度為920℃，保溫系數(shù)2.6min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻，第二次淬火過程中，淬火溫度為840℃，保溫系數(shù)2.8min/mm，出鋼時采用直接入水2h，水冷加速冷卻；回火過程中，回火溫度為625℃，保溫時間4.5min/mm。得到所述的單一貝氏體組織鋼板。表1實施例1-6鋼板的化學成分及其質(zhì)量百分含量（wt%）CSiMnNiPSAlNbVCrMo實施例10.150.321.051.080.0080.0030.0750.0300.0400.370.43實施例20.140.281.031.050.0070.0040.0700.0280.0410.360.44實施例30.150.321.071.040.0070.0020.0250.0300.0350.370.40實施例40.160.281.031.050.0080.0020.03050.0280.0380.360.43實施例50.170.201.001.200.0100.0050.0400.0400.0500.500.40實施例60.160.401.201.000.0050.0050.0600.0200.0350.300.50以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發(fā)明進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，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3