一种厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35及其生产方法技术

本发明专利技术具体涉及到一种厚度300mm水电站用特厚高强调质钢Q550EZ35及其生产方法。其通过对C、Mn、Si、P、S、AlS等基本元素及Cr、Mo、V、Ni、Nb、Ti、B、Cu等合金元素进行组合搭配，在保证钢板强度的前提下，提高钢板低温冲击韧性以及焊接性能。通过采用水冷锭浇铸，加快钢液凝固速度，有利于减轻疏松、偏析等缺陷，同时降低钢板头部、尾部成分偏差。通过低速大压下轧制及轧后的高温回火，有利于钢板内部应力释放，同时降低氢含量，提高钢板探伤质量，满足NB/T 47013.3‑2015Ⅰ级要求。通过预正火均匀组织，再进行调质，有利于钢板整板性能均匀性的提升，通过控制冷速，及调质后的低温长时间回火，有利于保证钢板的低温冲击韧性及强度匹配，性能稳定，易于实现批量生产。

A 300mm High Strength Quenched and Tempered Steel Plate Q550EZ35 and Its Production Method

The invention specifically relates to an ultra-thick High Strength Quenched and tempered steel Q550EZ35 for hydropower station with a thickness of 300 mm and its production method. Through the combination of C, Mn, Si, P, S, AlS and other basic elements as well as Cr, Mo, V, Ni, Nb, Ti, B, Cu and other alloying elements, the low temperature impact toughness and weldability of the steel plate can be improved on the premise of ensuring the strength of the steel plate. By using water-cooled ingot casting, the solidification speed of molten steel can be accelerated, which is helpful to alleviate the defects such as looseness and segregation, and at the same time reduce the composition deviation of the head and tail of the steel plate. By rolling at low speed and large reduction and tempering at high temperature after rolling, the stress release inside the steel plate can be facilitated, the hydrogen content can be reduced, the quality of flaw detection can be improved, and the requirement of NB/T 47013.3 2015 can be met. Pre-normalizing and tempering are beneficial to improve the uniformity of steel plate performance. By controlling cooling rate and tempering at low temperature for a long time after tempering, it is beneficial to ensure the low-temperature impact toughness and strength matching of steel plate. It is stable and easy to realize batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35及其生产方法
本专利技术属于特厚调质钢板生产
，具体涉及到一种厚度300mm特厚高强调质钢Q550EZ35及其生产方法。
技术介绍
固定导叶是水轮发电机组导水机构中最重要的铸锻件之一，它的制造一直是大型水轮机组制造面临的一大难题。其一般采用砂型铸造、电渣熔铸和锻造等方式加工、制造。采用砂型铸造生产，铸件内部质量不稳定，易于产生缩松、缩孔、气孔、夹杂、裂纹等常见铸造缺陷。电渣熔铸导叶与常规砂型铸造、锻造导叶相比，综合质量有很大提升，但生产成本高。
技术实现思路
本专利技术采用水冷钢锭为原料，以四辊轧机轧制的方式生产一种厚度300mm的高强调质钢板Q550EZ35，并通过机械加工、制造固定导叶。其性能具备良好低温冲击韧性、优异的抗层状撕裂性能、良好的抗环境腐蚀性能、良好的纵、横向性能、较低的碳当量及良好的焊接性能和较高的内部探伤质量等，同时保证厚度方向、轧向、宽度方向等三向性能均匀，完全满足固定导叶的使用环境及使用性能，制造成本低于电渣熔铸，易于推广、国产化。本专利技术经过实验摸索及大生产应用实践，成功获得了一种厚度300mm水电站用特厚高强调质钢板Q550EZ35及其生产工艺，其最终用于加工制造水轮发电机组导水机构中的固定导叶，从而完成了本专利技术。因此，本专利技术的目的在于提供一种厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35及其生产方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35包含如下化学成分：C：0.10～0.14％、Si：≤0.20％、Mn：1.00～1.60％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.030～0.055％、V：0.050～0.070％、Ti：≤0.010％、Mo:0.35～0.60％、Ni：0.90～1.50％、Cr:0.50～0.80％、Als：0.040～0.060％，B：≤0.00040％、Cu：≤0.020％，其它为Fe和残余元素；另外，需控制关键元素组合总量：Cr+Mo+V≤1.2％、Ni+Nb≤1.45％，碳当量CEV≤0.64。为得到上述厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35，其采用的生产工艺流程如下：大钢锭浇铸、钢锭表面处理、加热、轧制、高温回火、堆垛冷却、调质、切割、带温校平、外观检验入库。具体生产步骤要求如下：(1)大钢锭浇铸：采用水冷钢锭生产，根据压缩比调整大钢锭厚度，压缩比2～3；浇注前需严格控制钢水成分，满足设计要求，同时VD真空处理后需检测氢含量，并控制在1.3PPm以内；钢水合格后转模铸浇注，浇注温度1550～1555℃，浇注时间控制在23～25min内，浇铸铸余大于8吨；浇注完毕后对帽口进行保温处理，减缓冒口凝固时间；(2)钢锭表面处理：需对钢锭本体表面裂纹、压坑、压痕及冒口飞边、残留耐材、帽口线折叠等危害性缺陷清理彻底；(3)水冷钢锭加热：需经历预热、升温、保温等四个阶段。预热温度小于500℃，预热时间约0.5min/mm；升温阶段需控制升温速度小于70℃/h，保温温度1290±20℃，保温时间1.1～1.5min/mm。出钢前需测量钢锭本体温度，不得低于1270℃，以便于高温轧制；(4)轧制：开轧温度＞960℃，低速大压下热轧，道次压下量给足50～80mm，保证钢锭中心部位能够充分形变，轧制过程中从机后向机前进钢必须使用高压水除去表面残留铁皮；(5)高温回火：轧制后，快速将钢板吊运至台车炉回火，钢板入炉温度＞650℃，保温温度700±10℃，保温时间2.0～2.5min/mm。保温结束后将钢板吊出堆垛缓冷，加盖防护板，当温度降至150℃以下后方可铺开冷却至室温；(6)调质：采用调质工艺热处理，在调质之前，钢板先进行预正火处理，正火温度910±10℃，保温时间1.5～1.8min/mm。调质过程中，淬火保温温度860±10℃，保温时间2.0～2.5min/mm，保温后采用水冷方式进行冷却，在冷却过程中需将钢板来回移动，并控制水温＜25℃，以稳定冷却速度；淬火后回火过程保温温度650±10℃，保温时间4.0～4.5min/mm，保温期间需控制温度均匀性。本专利技术通过对C、Mn、Si、P、S、AlS等基本元素及Cr、Mo、V、Ni、Nb、Ti、B、Cu等合金元素进行组合搭配，在保证钢板强度的前提下，提高钢板低温冲击韧性以及焊接性能。通过采用水冷锭浇铸，加快钢液凝固速度，有利于减轻疏松、偏析等缺陷，同时降低钢板头部、尾部成分偏差。通过轧后的高温回火，有利于钢板内部应力释放，同时降低氢含量，提高钢板探伤质量。通过预正火均匀组织，再进行调质，有利于钢板整板性能均匀性的提升，通过控制冷速，及调质后的低温长时间回火，有利于保证钢板的低温冲击韧性及强度匹配，性能稳定，易于实现批量生产。附图说明图1为本专利技术实施实例回火组织金相图(金相显微镜，×200)。图2为本专利技术实施实例回火组织金相图(扫描电镜，×1000)。图3为本专利技术实施实例Z向拉伸试样宏观形貌(扫描电镜，×15)。图4为本专利技术实施实例Z向拉伸试样微观形貌(扫描电镜，×200)。具体实施方式以下结合实施实例对本专利技术作进一步详细描述。本实施例的钢种牌号Q550EZ35，生产厚度300mm，钢板单重23.4t。其包含如下化学成分：C：0.12％、Si：0.16％、Mn：1.14％、P：0.009％、S：0.003％、Als：0.053％、V：0.056％、Ti：0.007％、Cr:0.62％、Ni：1.34％、Mo:0.44％、Nb：0.037％、Cu：0.014％、B：0.00017％，其中Cr+Mo+V＝1.116％、Ni+Nb＝1.377％、CEV＝0.62,其它为Fe和残余元素。本实施实例厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35生产步骤如下：(1)大钢锭浇铸：水冷钢锭厚度700mm，压缩比2.7；VD真空脱气处理后，氢含量1.2PPm；浇铸温度1554℃，总浇铸时间23min，其中本体浇铸时间18min、冒口浇铸时间5分钟，浇铸后剩余铸余9吨；(2)钢锭表面处理：钢锭脱模缓冷后，对钢锭本体表面进行肉眼检查，宽度中心区域存在细小纵裂，采用满面全部清理，彻底将纵裂及皮下裂纹清理干净，对帽口线区域清理平滑；(3)水冷钢锭加热：装炉温度350℃，预热时间6小时，升温速度53℃/h，保温温度1300℃，保温时间15小时后出钢，钢锭本体温度1290℃，满足轧制条件；(4)轧制：开轧温度1130℃，低速大压下热轧，道次压下量给足70mm，轧制过程每道次均使用高压水除表面铁皮，并返红40S后轧制下一道次；(5)高温回火：轧制后，快速将钢板吊运至台车炉回火，轧制结束至入炉耗时25分钟，钢板入炉温度680℃，按700℃保温，保温24小时。保温结束后将钢板吊出堆垛缓冷，当温度降至150℃以下后铺开冷却至室温；(6)热处理：预正火温度910±10℃，保温时间1.5～1.8min/mm。调质过程中，淬火保温温度860±10℃，保温时间2.0～2.5min/mm，保温后采用水冷方式进行冷却，在冷却过程中需将钢板来回移动，并控制水温＜25℃，以稳定冷却速度；淬火后回火过程保温温度650±10℃，保温时间4.0～4.5min/mm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35，其包含如下化学成分：C：0.10～0.14%、Si：≤0.20%、Mn：1.00～1.60%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb：0.030～0.055%、V：0.050～0.070%、Ti：≤0.010%、Mo: 0.35～0.60%、Ni：0.90～1.50%、Cr: 0.50～0.80%、Als：0.040～0.060%，B：≤0.00040%、Cu：≤0.020％，其它为Fe和残余元素；另外，需控制关键元素组合总量：Cr+Mo+V≤1.2%、Ni+Nb≤1.45%，碳当量CEV≤0.64。

【技术特征摘要】
1.一种厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35，其包含如下化学成分：C：0.10～0.14%、Si：≤0.20%、Mn：1.00～1.60%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb：0.030～0.055%、V：0.050～0.070%、Ti：≤0.010%、Mo:0.35～0.60%、Ni：0.90～1.50%、Cr:0.50～0.80%、Als：0.040～0.060%，B：≤0.00040%、Cu：≤0.020％，其它为Fe和残余元素；另外，需控制关键元素组合总量：Cr+Mo+V≤1.2%、Ni+Nb≤1.45%，碳当量CEV≤0.64。2.一种如权利要求1所述厚度300mm水电站用特厚高强调质钢Q550EZ35的生产方法：（1）大钢为得到上述厚度300mm高强调质钢板Q550EZ35，其采用的生产工艺流程如下：大钢锭浇铸、钢锭表面处理、加热、轧制、高温回火、堆垛冷却、调质、切割、带温校平、外观检验入库；具体生产步骤要求如下：（1）大钢锭浇铸：采用水冷钢锭生产，根据压缩比调整大钢锭厚度，压缩比2～3；浇注前需严格控制钢水成分，满足设计要求，同时VD真空处理后需检测氢含量，并控制在1.3PPm以内；钢水合格后转模铸浇注，浇注温度1550～1555℃，浇注时间控制在23～25min内，浇铸铸余大于8吨；浇注完毕后对帽口进行保温处理，减缓冒...

【专利技术属性】
技术研发人员：许少普，张涛，朱书成，李忠波，刘庆波，唐郑磊，张占杰，袁继恒，康文举，符可义，李亮，杨阳，张国栋，蒋鹏，薛艳生，王英杰，袁永旗，庞百鸣，郑海明，陈良，全微波，朱先兴，袁高俭，白艺博，杨春，屈晓彬，吕玉良，于飒，
申请(专利权)人：南阳汉冶特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41