本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)，具體涉及一種厚規(guī)格低成本1000mpa級(jí)水電鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展伴隨著能源消耗的急劇增長(zhǎng)，過(guò)度依賴(lài)石油、煤炭等不可再生能源造成了嚴(yán)峻的大氣污染和全球氣候變暖問(wèn)題，在“雙碳”政策的引領(lǐng)下，大力發(fā)展水力發(fā)電等清潔能源已成為必然趨勢(shì)，這對(duì)于水電站建設(shè)用材料的需求和性能需求也進(jìn)一步增加。

2、近年來(lái)，選址地勢(shì)落差大的抽水蓄能水電站發(fā)展迅速，高水位使鋼管受到極大的壓力，因此對(duì)鋼板的綜合力學(xué)性能要求越來(lái)越高。隨著科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，大型、巨型電站將不斷地采用新材料、新技術(shù)、新工藝。

3、未來(lái)隨著能源結(jié)構(gòu)加快調(diào)整，大型水電項(xiàng)目快速發(fā)展，用于壩內(nèi)引水管道制造以及肋板、岔管、蝸殼等關(guān)鍵設(shè)施的水電用鋼，對(duì)鋼板的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、低溫韌性、可焊性等性能指標(biāo)均提出更高要求。目前，國(guó)內(nèi)滿(mǎn)足大落差、超高水頭水電站建設(shè)用鋼仍是空白。為推動(dòng)國(guó)家水電行業(yè)快速發(fā)展，高強(qiáng)化和輕量化水電用鋼研發(fā)勢(shì)在必行。

4、公開(kāi)號(hào)為cn?115747657a?中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種高強(qiáng)度水電工程用hy950cf鋼板及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分(wt%)為：c：0.09～0.12、si：0.15～0.25、mn：0.30～0.60、p≤0.010、s≤0.003、als：0.020～0.040、nb：0.02～0.03、v：0.04-0.1、cr：1.2-1.6、ni：2.4-2.8、cu：0.8-1.0、mo：0.2～0.3、re：0.0015-0.0025，其它為fe和殘留元素，碳當(dāng)量ceq＜0.7。此方法的缺點(diǎn)在于昂貴合金cr、ni加入量大，成本高；碳當(dāng)量過(guò)高，焊接性能差；熱處理過(guò)程采用雙淬火，工藝復(fù)雜，處理成本高。

5、公開(kāi)號(hào)為cn?117026098a的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)一種水電鋼及其制備方法，其化學(xué)成分(wt%)為：c：0.05～0.08；si≤0.20；mn：0.6～1?.2；p≤0.015；s≤0.004；cr：0.5～0.9；ni:4.0～4?.8；mg:0?.005～0?.008；la:0?.012～0.018；zr:0.02～0.03；n:0.008～0.015；余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。此方法的缺點(diǎn)在于昂貴合金cr、ni加入量大，成本高。

6、公開(kāi)號(hào)為cn?116219289a的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)一種1000mpa級(jí)高韌性水電用鋼及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分(wt%)為：c：0.03～0.10、si：0.85～1.0、mn：0.5～1.0、p≤0.008、s≤0.002、ni：0.1～0.5、cr：0.91～1.1、mo：0.2～0.6、v：0?.09～0?.16、n：0?.006～0?.012、zr：0.005～0.01、al?0.02～0.05且o≤15ppm、h≤3ppm，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。此方法雖然cr、ni等昂貴合金加入量不高，但成分中也未添加硼元素提高淬透性，雜質(zhì)氮含量很高，僅適用于生產(chǎn)厚度不大于70mm的鋼板，無(wú)法滿(mǎn)足厚規(guī)格水電鋼產(chǎn)品要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種厚規(guī)格低成本1000mpa級(jí)水電鋼及其生產(chǎn)方法，通過(guò)低合金加入量、高al+低ti+微zr強(qiáng)化脫氧脫氮、高固溶硼收得率強(qiáng)化淬透性、納米相zrn析出強(qiáng)化的成分設(shè)計(jì)，結(jié)合全流程的控氧控氮措施，從而獲得大厚度強(qiáng)淬透性鋼板，實(shí)現(xiàn)了低成本制備厚規(guī)格1000mpa級(jí)水電站壓力鋼管用鋼板，鋼板兼顧高強(qiáng)度、高抗超低溫沖擊韌性和優(yōu)異焊接性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種厚規(guī)格低成本1000mpa級(jí)水電鋼，其化學(xué)成分及其質(zhì)量百分含量如下：c：0.06～0.11%，mn：0.85～0.95%，cu：0.24～0.32%，cr：0.40～0.60%，mo：0.32～0.52%，ni：1.30～1.80%，al：0.32～0.52%，ti：0.004～0.010%，b：0.001～0.003%，zr：0.001～0.003%，nb：0.20～0.40%，v：0.15～0.40%，n≤0.0030%，p≤0.008%，s≤0.003%，o≤0.003%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

4、進(jìn)一步地，所述鋼板的化學(xué)成分滿(mǎn)足al/250+ti/5+zr/15≤0.004%，碳當(dāng)量ceq≤0.55%，焊接裂紋敏感性系數(shù)pcm≤0.25%。其中ceq=c+mn/6+si/24+ni/40+cr/5+mo/4+v/14；pcm=c+si/30+(mn+?cu+cr)/20+ni/60+mo/15+v/10+b。

5、進(jìn)一步地，所述鋼板的厚度為70～150?mm，屈服強(qiáng)度≥900?mpa，抗拉強(qiáng)度≥960mpa，斷后伸長(zhǎng)率≥15%，-80℃低溫沖擊韌性akv≥100?j，焊接線能量≥150?kj/cm。

6、進(jìn)一步地，所述鋼板的固溶硼收得率＞80%。

7、進(jìn)一步地，所述制備方法包括：轉(zhuǎn)爐冶煉→lf精煉→vd處理→連鑄→控制軋制→調(diào)質(zhì)熱處理工序，具體工藝步驟如下：

8、（1）轉(zhuǎn)爐冶煉：吹煉時(shí)間7～12?min，出鋼c含量550～800?ppm，出鋼溫度1580～1600℃。

9、（2）lf精煉：前期提溫化渣階段時(shí)間為10～15min，期間使用中高檔位化渣，同時(shí)整個(gè)精煉過(guò)程注意埋弧，lf工序除塵蓋開(kāi)度控制在40%～60%，底吹氣體采用全程控氬模式。泡沫渣形成前使用小電流小電壓操作，隨著泡沫渣的形成，依次提高電流和電壓。在lf爐精煉白渣后按順序加入鋁線、鈦鐵合金、鋯鐵合金和硼鐵合金，并繼續(xù)送電3～5?min，然后再軟吹氬20?min以上吊包。

10、（3）vd處理：在真空度≤60?pa下保持10～16?min，n含量≤30?ppm，h含量≤0.8ppm。

11、（4）連鑄過(guò)程：采用浸入式水口，對(duì)接縫處進(jìn)行氬氣密封，連鑄拉速0.7～1.4?m/min，過(guò)熱度≤13℃。

12、（5）控制軋制：采用兩階段控軋工藝，第一階段開(kāi)軋溫度1040℃～1100℃，終軋溫度960℃～1000℃，單道次最大壓下率為25%～30%，最后2道次壓下量≥30?mm；第二階段開(kāi)軋溫度850℃～890℃，終軋溫度800℃～850℃。

13、（6）調(diào)質(zhì)熱處理：采用在線淬火和離線回火工藝，淬火溫度890℃～930℃，淬火水量≥9000?m3/h，回火溫度570℃～620℃，保溫時(shí)間4～5?min/mm。

14、相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果如下：

15、（1）低合金加入量，僅使用少量ni、cr、mo等昂貴合金元素強(qiáng)化基體，大大減少了鋼材的合金成本，同時(shí)降低了碳當(dāng)量和焊接裂紋敏感性系數(shù)，保證了鋼材的優(yōu)異焊接性能。

16、（2）高固溶硼收得率，從而獲得大厚度鋼板的強(qiáng)淬透性。硼作為合金元素，微量添加就具有極強(qiáng)的提高鋼淬透性的效果。本發(fā)明通過(guò)高al+低ti+微zr強(qiáng)化脫氧脫氮的路線，優(yōu)化了合金加入順序，采用加鋁保鈦、加鈦保鋯、加鋯保硼的思路，結(jié)合全流程的控氧控氮措施，以及大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出的al、ti和zr元素加入量關(guān)系公式，實(shí)現(xiàn)固溶硼收得率＞80%，從而獲得大厚度鋼板的強(qiáng)淬透性。

17、（3）納米相zrn析出強(qiáng)化。少量zr合金元素的加入，不僅有利于保護(hù)硼元素的固溶收得率，避免bn夾雜物的形成，同時(shí)通過(guò)全流程過(guò)程控制，使得zr元素在鋼基體中形成納米級(jí)的zrn析出相，顯著提升鋼材的強(qiáng)韌性。

18、通過(guò)上述有益效果的組合，實(shí)現(xiàn)了低成本制備厚規(guī)格1000mpa級(jí)水電站壓力鋼管用鋼板，制備的鋼板兼顧高強(qiáng)度、高抗超低溫沖擊韌性和優(yōu)異焊接性能。