一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的生产方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，涉及了一种钢板的生产方法，具体的是，涉及了一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板及其生产方法。

背景技术

随着国家战略清洁能源开发与利用，大容量抽水蓄能电站建设的快速发展，更高水头、大HD值的压力管道规模趋于巨型化，大型水电工程压力钢管管壁厚度、钢岔管月牙肋板的逐步加厚，设计采用1000MPa级水电钢板时岔管肋板超过100mm、最大可达150mm，同时要求钢板不但具有高强度和高塑性，还应具备优异的低温韧性、良好的焊接性能等，其中1000MPa级水电钢特厚板要求屈服强度≥890MPa,抗拉强度930-1130MPa，钢板-40℃低温冲击功≥47J，另外项目施工现场为了保证焊接质量和效率，要求钢板具有较低的焊接冷裂纹敏感系数。

现有的大于100mm厚1000MPa级水电钢板，采用两块250-350mm厚的连铸坯经焊接组坯后进行轧制和热处理，需对连铸坯尺寸和复合面进行相应加工后进行组坯焊接、抽真空，生产工序复杂，对焊接组坯要求高，生产成本高。

CN 113399948 A公开了“一种生产厚度100mm以上规格1000MPa水电钢的方法”，该发明采用两块250-350mm厚的连铸坯经焊接组坯后进行轧制和热处理，需对连铸坯尺寸和复合面进行相应加工后进行组坯焊接、抽真空，生产工序复杂，对焊接组坯要求高，生产成本高。

CN 108385034 B公开了“一种不大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的LGB-Q&T方法”，该发明生产钢板厚度不大于100mm厚，满足不了大型水电工程钢岔管用特厚钢板需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的生产方法，通过包晶钢、Ni+Cr+Mo合金化、Nb+V+Ti微合金化等成分设计，采用370mm及以上大厚度连铸坯增加压缩比进行轧制，轧制过程采用差温轧制工艺提高轧制厚度方向渗透变形量，最后钢板经淬火热处理、回火热处理后，获得了一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板，性能达到屈服强度≥890MPa,抗拉强度930～1130MPa，钢板-40℃横向低温冲击功≥120J，由于焊接冷裂纹敏感系数Pcm≤0.28％，钢板具备较好的焊接性能，满足水电工程项目施工现场的焊接质量和效率要求。

技术方案：本发明所述的一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的生产方法，通过包晶钢、Ni+Cr+Mo合金化及Nb+V+Ti微合金化的成分设计，采用370mm及以上大厚度连铸坯增加压缩比进行轧制，轧制过程采用差温轧制工艺提高轧制厚度方向渗透变形量，最后钢板经淬火热处理、回火热处理后，从而获得了一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板。

进一步的，一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的生产方法，其具体操作步骤如下：

(1.1)、炼钢工序；

(1.2)、加热工序：

(1.3)、轧制工序：

(1.4)、热处理工序。

进一步的，在步骤(1.1)中，所述炼钢工序具体是：按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸坯厚度370-460mm，其化学成分按重量百分比计为：C 0.09-0.14％，Mn1.00-1.50％，Si 0.10-0.50％，P≤0.015％，S≤0.005％，Alt0.020-0.080％，Ni 1.20-2.50％，Cr 0.30-0.70％，Mo 0.40-0.70％，Nb 0.020-0.050％，V 0.040-0.060％，Ti0.005-0.020％，B 0.001-0.002％，保证Ni+Cr+Mo 2.2-3.0％，Pcm≤0.28％，其余部分为Fe和杂质。

进一步的，在步骤(1.2)中，所述加热工序具体是：连铸铸坯入加热炉加热，加热系数10.0-14.0min/cm，加热温度是1200-1250℃。

进一步的，在步骤(1.3)中，所述轧制工序具体是：采用两阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度≥1000℃，轧后中间坯冷却至表面温度650-700℃，利用表面和心部的温度差进行第二阶段轧制，提高钢板厚度1/4处和心部的变形量，终轧温度800℃-850℃，轧制后的钢板在空气中冷却至室温。

进一步的，在步骤(1.4)中，所述热处理工序具体是：钢板进行调质热处理，其中淬火温度890-920℃，在炉时间：1.5-2.5min/mm；回火温度560-660℃，在炉时间：2.5-4.0min/mm。

进一步的，所述制得的大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的厚度＞100-150mm，性能达到屈服强度≥890MPa,抗拉强度930～1130MPa，断后伸长率在≥16％，钢板-40℃横向低温冲击功≥120J。

本设计采用1000MPa级水电钢板时岔管肋板超过100mm、最大可达150mm，水电用高强钢特厚板的需求量不断扩大，而1000MPa级高强钢板具备强度高、-40℃低温韧性优异、焊接性能较好等特点。

有益效果：本发明的特点：1、目前大于100mm厚1000MPa级水电钢板，采用两块250-350mm厚的连铸坯经焊接组坯后进行轧制和热处理，需对连铸坯尺寸和复合面进行相应加工后进行组坯焊接、抽真空，生产工序复杂，对焊接组坯要求高，生产成本高。本发明采用大厚度连铸坯进行轧制，生产工序简单，生产成本低；2、现有采用连铸坯生产1000MPa级水电钢板不大于100mm厚，本发明采用370-460mm大厚度连铸坯进行轧制100mm以上特厚板，可以保证满足3倍及以上的轧制压缩比要求，同时轧制过程采用差温轧制工艺，即第一阶段轧制后的中间坯通过快速冷却至表面温度650-700℃，充分利用表面和心部的温度差进行第二阶段轧制，提高钢板厚度1/4处和心部的变形量，实现厚板低温韧性的提升，本发明钢板-40℃低温冲击功≥120J。

附图说明

图1是本发明的制备流程图；

图2是本发明实施例2中板厚1/4处金相组织的示意图；

图3是本发明实施例2中板厚1/2处金相组织的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图所述，本发明所述的一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板的生产方法通过包晶钢、Ni+Cr+Mo合金化、Nb+V+Ti微合金化等成分设计，采用370mm及以上大厚度连铸坯增加压缩比进行轧制，轧制过程采用差温轧制工艺提高轧制厚度方向渗透变形量，最后钢板经淬火热处理、回火热处理后，获得了一种大于100mm厚1000MPa级水电用钢板，性能达到屈服强度≥890MPa,抗拉强度930～1130Mpa，断后伸长率在≥16％，钢板-40℃横向低温冲击功≥120J，由于焊接冷裂纹敏感系数Pcm≤0.28％，钢板具备较好的焊接性能，满足水电工程项目施工现场的焊接质量和效率要求；

生产工序包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、热处理工序，具体如下：

(1)、炼钢工序：按照设计的化学成分冶炼钢水并连铸成板坯，连铸坯厚度370-460mm，化学成分按重量百分比计为：C 0.09-0.14％，Mn 1.00-1.50％，Si0.10-0.50％，P≤0.015％，S≤0.005％，Alt 0.020-0.080％，Ni 1.20-2.50％，Cr 0.30-0.70％，Mo 0.40-0.70％，Nb 0.020-0.050％，V 0.040-0.060％，Ti0.005-0.020％，B 0.001-0.002％，保证Ni+Cr+Mo 2.2-3.0％，Pcm≤0.28％，其余部分为Fe和杂质；

(2)、加热工序：连铸铸坯入加热炉加热，加热系数10.0-14.0min/cm，加热温度1200-1250℃，保证铸坯加热均匀性；

(3)、轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度≥1000℃，轧后中间坯快速冷却至表面温度650-700℃，利用表面和心部的温度差进行第二阶段轧制，提高钢板厚度1/4处和心部的变形量，终轧温度800℃-850℃，轧制后的钢板在空气中冷却至室温；

(4)、热处理工序：钢板进行调质热处理，其中淬火温度890-920℃，在炉时间：1.5-2.5min/mm；回火温度560-660℃，在炉时间：2.5-4.0min/mm。

本发明可生产1000MPa级水电钢板厚度＞100-150mm，该工艺可生产其它级别水电钢特厚板，有借鉴作用。

实施例1:

1000MPa级水电用钢板厚度为110mm，采用下述成分配比以及生产方法，如下:

(1)、炼钢工序：成分含量(wt)为:C 0.10％、Mn 1.33％、P 0.009％、S 0.002％、Si0.26％、Alt 0.046％、V 0.043％、Ti 0.013％、Ni 1.38％、Cr 0.47％、Mo 0.48％、B0.0012％,Ni+Cr+Mo 2.33％，Pcm 0.26％，其余为Fe和杂质。按照上述成分冶炼，连铸坯厚度为370mm；

(2)、加热工序：加热工艺为其钢坯的加热系数11.5min/cm，加热温度1208℃；

(3)、轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度1017℃；轧后中间坯快速冷却至表面温度688℃，利用表面和心部的温度差进行第二阶段轧制，终轧温度826℃，轧制后的钢板在空气中冷却；

(4)、热处理工序：钢板入炉进行调质热处理，其中淬火温度895℃，在炉时间：186min；回火温度631℃，在炉时间352min；

本110mm规格1000MPa级水电用钢板，力学性能为：屈服强度924MPa，抗拉强度968MPa，断后伸长率16.5％，-40℃横向冲击功Akv：151、136、145J。

实施例2:

1000MPa级水电用钢板厚度为120mm，采用下述成分配比以及生产方法，如下:

(1)、炼钢工序：成分含量(wt)为:C 0.11％、Mn 1.27％、P 0.008％、S 0.001％、Si0.24％、Alt 0.039％、V 0.046％、Ti 0.014％、Ni 1.57％、Cr 0.49％、Mo 0.50％、B0.0013％,Ni+Cr+Mo 2.56％，Pcm 0.27％，其余为Fe和杂质。按照上述成分冶炼，连铸坯厚度为370mm；

(2)、加热工序：加热工艺为其钢坯的加热系数11.2min/cm，加热温度1221℃；

(3)、轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度1025℃；轧后中间坯快速冷却至表面温度669℃，利用表面和心部的温度差进行第二阶段轧制，终轧温度834℃，轧制后的钢板在空气中冷却；

(4)、热处理工序：钢板入炉进行调质热处理，其中淬火温度906℃，在炉时间：203min；回火温度609℃，在炉时间388min；

本120mm规格1000MPa级水电用钢板，力学性能为：屈服强度921MPa，抗拉强度945MPa，断后伸长率17％，-40℃横向冲击功Akv：164、148、132J。

实施例3:

1000MPa级水电用钢板厚度为150mm，采用下述成分配比以及生产方法，如下:

(1)、炼钢工序：成分含量(wt)为:C 0.12％、Mn 1.24％、P 0.008％、S 0.001％、Si0.22％、Alt 0.045％、V 0.053％、Ti 0.015％、Ni 1.78％、Cr 0.45％、Mo 0.54％、B0.0012％,Ni+Cr+Mo 2.77％，Pcm 0.28％，其余为Fe和杂质。按照上述成分冶炼，连铸坯厚度为460mm；

(2)、加热工序：加热工艺为其钢坯的加热系数12.3min/cm，加热温度1228℃；

(3)、轧制工序：采用两阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度1031℃；轧后中间坯快速冷却至表面温度656℃，利用表面和心部的温度差进行第二阶段轧制，终轧温度842℃，轧制后的钢板在空气中冷却；

(4)、热处理工序：钢板入炉进行调质热处理，其中淬火温度917℃，在炉时间：265min；回火温度598℃，在炉时间462min；

本150mm规格1000MPa级水电用钢板，力学性能为：屈服强度906MPa，抗拉强度943MPa，断后伸长率17.5％，-40℃横向冲击功Akv：133、126、138J。

从实施例1～3可以看出，本发明实施例大于100mm厚1000MPa级水电用钢板，其屈服强度在906～924MPa，抗拉强度在943～968MPa，断后伸长率在16％～18％之间，-40℃横向冲击功不小于120J。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。