一种150-200mm厚正火型易焊接水电钢板的制造方法技术

本发明专利技术涉及150‑200mm厚正火型易焊接水电钢板的制造方法，成分包括C：0.13～0.20％、Si：0.10～0.60％、Mn：1.00～1.80％、P≤0.010％、S≤0.003％、Cr：0.10～0.50％、Ni：0.10～0.80％、Cu：0.10～0.70％、V+Ti：0.01～0.20％、30ppm≤N≤70ppm，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并控制Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Mo/4+V/14+Ni/40≤0.48％。生产流程为高炉铁水→铁水KR处理→氧气转炉冶炼→LF钢包炉精炼→RH真空炉处理→连铸→铸坯加热→控制轧制→缓冷→正火。产品具有强度高、冲击韧性优异、焊接性好等特性，满足：上屈服强度R

A manufacturing method of 150-200mm thick normalizing type weldable steel plate

【技术实现步骤摘要】
一种150-200mm厚正火型易焊接水电钢板的制造方法
本专利技术涉及铁基合金中水电钢的制造方法。
技术介绍
水力发电占我国内能源结构的第二位，近些年，水力发电以污染小、可持续发展等优势得到快速发展，国内各大江大河上各种大型、特大型水电站发展迅速，机组构件也随着水电站容量越来越大。水电设备使用的钢称为水电钢，大型设备、构件所需的水电钢板厚度也越来越大，同时对特厚钢板的性能指标又提出更高的要求，不仅要求具有高强度(抗拉强度≥550MPa)、高韧性(板厚1/4处-20℃横向冲击功≥47J，5％应变时效冲击功≥34J)，还要有优良的焊接性能(Ceq≤0.48％)和抗层状撕裂性能(ZZ≥35％)等。专利(CN103451530B)公开了一种水电用正火型大厚度钢板，钢板横向、纵向性能均匀，具有良好的各向同性和焊接性能，但采用电渣重熔生产，成本高、周期长，且其热处理复杂，生产控制难度大，生产成本高。专利(CN104962814A)公开了一种正火高强韧性150mm特厚板及其生产方法，该钢采用正火工艺生产，生产成本低，-60℃低温冲击韧性良好，满足Q460级别特厚钢板力学性能要求，但未提及其应变时效性能和焊接性能。专利(CN103045965A)公开了600MPa级水电压力钢管用钢板，利用TMCP+回火工艺生产，得到-20℃冲击韧性优良的水电站压力钢管用钢板，生产成本较低，但钢板厚度不超过80mm，问无法满足大型水电项目的对厚板的需求。综上所述，现有水电钢板中高强度产品存在板厚不足，而同级别超厚钢板存在焊接性差、工艺流程长、生产成本高等问题，给特大型水电站现场制造、施工、焊接等带来较大困难，无法满足大型、特大型水电站的建造要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种150-200mm厚正火型易焊接水电钢的制造方法，所得钢板厚度大、强度高、韧性好、易焊接。制造工艺流程短、成本低、适合批量生产。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种连铸坯生产150～200mm厚正火型易焊接水电钢的化学成分按质量百分比计为C：0.13～0.20％、Si：0.10～0.60％、Mn：1.00～1.80％、P≤0.010％、S≤0.003％、Cr：0.10～0.50％、Ni：0.10～0.80％、Cu：0.10～0.70％、V+Ti：0.01～0.20％、30ppm≤N≤70ppm，余量为Fe及不可避免的杂质元素，同时满足：Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Mo/4+V/14+Ni/40≤0.48％。本专利技术一种连铸坯生产150～200mm厚水电高强钢机械性能要求：上屈服强度ReH≥400MPa，抗拉强度Rm≥550MPa，延伸率A≥25％，屈强比≤0.80，-20℃横向冲击功KV2≥47J，抗层状撕裂性能Zz≥35％，5％应变时效冲击功-20℃KV2≥34J。本专利技术150～200mm厚水电站用高强钢的工艺流程为：高炉铁水→铁水KR处理→氧气转炉冶炼→LF钢包炉精炼→RH真空炉处理→连铸→铸坯加热→控制轧制→探伤→正火→探伤→检验。主要工序的具体操作如下：1)冶炼：高炉铁水经KR脱硫，再经氧气转炉进行冶炼，控制[P]≤0.008％，[C]≤0.04％。在钢包炉精炼处理，并同时加入铬铁、锰铁等合金，将成分调整至目标值，同时[S]≤0.002％。再在RH真空炉进行精炼，真空处理时间在15min以上。2)连铸：采用匹配的拉速与过热度，全程保护浇注、轻压下技术等浇注成厚度在300mm以上规格的铸坯，铸坯堆垛缓冷72小时以上，铸坯温度低于300℃转入下一工序。3)轧制：将铸坯加热至1170～1250℃，在炉时间≥500min，其中均热时间不低于120min，出炉后采用高压水将铸坯表面氧化铁皮除尽(除鳞)；然后分两阶段进行控制轧制，第一阶段为再结晶区轧制，终轧温度控制在980～1040℃，后3道次压下量≥40mm；第二阶段为未再结晶区轧制，开轧温度为≤950℃，终轧温度为840～920℃，最后一道次压下量不超过5mm，同时轧制后期不得让板坯碰水，严格控制钢板平直度，轧制成150～200mm厚钢板。4)轧后钢板加罩缓冷，不得水冷。5)正火：150～200mm厚超厚水电站用高强钢板经860～920℃正火，在炉时间为270～360分钟，出炉空冷至室温后成为成品钢板。为了满足水电站用厚规格高强钢板的抗层状撕裂性能、冲击韧性、低碳当量、优良焊接性能等特性，本申请对C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、V、Ti等元素的设计原理如下：碳：碳是提高钢板强度最经济的元素，但含量越高，焊接性越差。同时碳含量过低，可显著改善钢的低温韧性。为了保证钢板具有良好的强韧性匹配和焊接性，C的含量为0.13～0.20％。锰：提Mn降C是提高钢板强度、改善其低温韧性的重要手段，但Mn含量过高，Mn在铸坯内部形成析出物，将显著加重铸坯中心偏析，影响钢板厚度方向的性能，同时Mn若过量也会显著提高钢的碳当量和恶化其焊接性。Mn的含量为1.00％～1.80％。磷和硫：P、S是不可避免的杂质元素，对钢板的成型性、腐蚀性、低温韧性都有影响，其含量越低越好，P的含量≤0.010％，S的含量≤0.003％。铬：Cr可与铁形成连续固溶体，固溶强化基体，细化组织，提高钢板的强度，但其过高时，促进形成过多的硬相组织，降低钢的韧性和塑性。Cr的含量为0.10～0.50％。镍：Ni可显著降低钢的低温韧脆转变温度，改善钢的低温韧性，但过多加入Ni会使成本显著增加，Ni的含量为0.10～0.80％。铜：Cu通过析出强化可以提高钢板的强度，但含量过高会使塑性显著降低，使钢坯加热或轧制时产生裂纹，恶化其表面质量，同时会增大Ceq值，恶化钢的焊接性能。因此本专利技术钢Cu为0.10-0.70％。钒、钛：V、Ti与C、N结合形成碳氮化合物，轧制过程中在奥氏体晶界沉淀析出，钉扎奥氏体晶界，抑制其再结晶及组织晶粒长大，同时为铁素体形核提供质点，进一步细化晶粒大小，提高钢的强度和韧性。但含量过高会恶化焊接热影响区的低温韧性，同时显著提高成本。因此本专利技术钢V+Ti的含量为0.01～0.20％。氮：N固溶在钢中能提高钢板的强度，同时能与V、Ti结合细化晶粒，但含量过高会显著恶化应变时效冲击韧性，因此本专利技术钢N的含量为0.0030～0.0070％。本专利技术钢采用C-Mn-Cr系并辅以Ti、Ni、V微合金化成分设计及正火工艺生产。冶炼时注意钢水的纯净度，优选采用自产钢水和低硫废钢，严格控制原料中有害元素和杂质元素含量，并严格控制[P]≤0.010％；精炼时，采用脱硫剂进一步深脱硫，控制[S]≤0.002％；采用Si-Mn合金脱氧，严格控制Alt含量，减少钢水Al2O3有害夹杂物形成，钢水再经真空处理，使[O]≤20ppm、[H]≤1ppm。钢水纯净化可明显改善钢板低温韧性。采用两阶段轧制，第一段的终轧温度980-1040℃，累计压下率≥70％，目的是使钢的奥氏体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种150-200mm厚正火型易焊接水电钢板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，/n(1)钢水冶炼；/n(2)钢水浇注成铸坯，铸坯堆垛缓冷72小时以上，直至铸坯温度低于300℃；/n(3)轧制：将铸坯加热至1170～1250℃，在炉时间≥500min，其中均热时间不低于120min，出炉后高压水将铸坯表面氧化铁皮除尽；然后分两阶段进行控制轧制，第一阶段终轧温度控制在980～1040℃，，累计压下率≥70％，后3道次压下量≥40mm；第二阶段为未再结晶区控制轧制：开轧温度为≤950℃，终轧温度为840～920℃，末道次压下量不超过5mm，轧成150～200mm厚钢板；/n(4)轧后钢板加罩缓冷；/n(5)正火。/n

【技术特征摘要】
1.一种150-200mm厚正火型易焊接水电钢板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)钢水冶炼；
(2)钢水浇注成铸坯，铸坯堆垛缓冷72小时以上，直至铸坯温度低于300℃；
(3)轧制：将铸坯加热至1170～1250℃，在炉时间≥500min，其中均热时间不低于120min，出炉后高压水将铸坯表面氧化铁皮除尽；然后分两阶段进行控制轧制，第一阶段终轧温度控制在980～1040℃，，累计压下率≥70％，后3道次压下量≥40mm；第二阶段为未再结晶区控制轧制：开轧温度为≤950℃，终轧温度为840～920℃，末道次压下量不超过5mm，轧成150～200mm厚钢板；
(4)轧后钢板加罩缓冷；
(5)正火。


2.根据权利要求1所述的150-200mm厚正火型易焊接水电钢板的制造方法，其特征在于：步骤(1)钢水的化学成分按质量百分比计为C：0.13～0.20％、Si：0.10～0.60％、Mn：1.00～1.80％、P≤0.010％、S≤0.003％、Cr：0.10～0.50％、Ni：0.10～0.80％、Cu：0.10～0.70％、V+Ti：0.01～0.20％、30ppm≤N≤70ppm，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并满足：Ceq＝C+Si/24+Mn/6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏伟，许晓红，白云，苗丕峰，叶建军，张兴国，袁伽利，徐君华，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32