一种大厚度高韧性S500QL1钢板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种大厚度高韧性S500QL1钢板及其生产方法，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12～0.14%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.25%，Ni：0.80～1.10%，P≤0.010%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.40～0.50%，钢锭成材时Al：0.020～0.045%，电渣锭成材时Al：0.060～0.090%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括加热、轧制、热处理工序。本发明专利技术通过调整钢板化学成分设计、配合高温大压下轧制，以及合理的热处理制度，确保钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能，同时降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种大厚度高韧性S500QL1钢板及其生产方法
本专利技术属于冶金
，涉及一种大厚度高韧性S500QL1钢板及其生产方法。
技术介绍
近年来，随着我国重型机械和水电建设的迅猛发展，对于大厚度钢板的需求日益突出，市场对于大厚度规格低合金高强钢的需求越来越大。S500QL1钢板主要应用于水电站、工程机械、矿山机械、煤矿机械、水电座环环板、液压支架、吊车伸长臂、起重机伸长臂、挖掘机支撑臂等。目前国内S500QL1钢板的最大供货厚度仅有150mm，热处理采用高温（完全）淬火+回火生产，其钢板组织为细小贝氏体组织。贝氏体形成的临界冷却速率约为1℃/s，只有冷却速率≥1℃/s时才能形成单一且细小的贝氏体组织。因此，常规高温淬火+回火生产200mm以上厚度的S500QL1钢板难以保证优良的负温冲击韧性。长期以来由于缺乏必要的生产设备和技术支撑，200mm以上的大厚度高强高韧性钢板，受限于工厂淬火能力的限制，钢板板厚1/4位置以及心部冷却速率≤1℃/s，无法得到细小单一的贝氏体组织，得到的组织为贝氏体+少量铁素体组织，其中铁素体的含量较少，对钢板机械性能无显著影响，但其贝氏体的晶粒度均匀性较差，造成钢板的负温冲击性能稳定性较差，无法满足用户使用要求，而且生产的成本较高，严重制约了我国重型机械制造和水电站建设的发展。因此，提高大厚度S500QL1钢板的低温冲击韧性、降低生产成本是行业内亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有较好超低温韧性的大厚度S550QL1钢板及其生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种大厚度高韧性S500QL1钢板，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12～0.14%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.10～1.25%，Ni：0.80～1.10%，P≤0.010%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.40～0.50%，钢锭成材时Al：0.020～0.045%，电渣锭成材时Al：0.060～0.090%，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所述钢板的组织为贝氏体和未溶铁素体组织，其中未溶铁素体组织占比为25%～35%，碳当量≤0.55%。本专利技术所述钢板厚度200～300mm，屈服强度为490～540MPa，抗拉强度为630～680MPa，板厚1/4处-60℃冲击功平均值≥100J，板厚1/4处-80℃冲击功平均值≥70J。本专利技术还提供一种大厚度高韧性S500QL1钢板的生产方法，包括加热、轧制、热处理工序；所述热处理工序，热处理采用高温淬火+亚温淬火+回火热处理。本专利技术一种大厚度高韧性S500QL1钢板的生产方法，所述热处理工序，高温淬火过程中，淬火温度为900～920℃，保温系数2.0～2.4min/mm，出钢水冷至室温；亚温淬火过程中，淬火温度为830～838℃，保温系数2.0～2.4min/mm，出钢水冷至室温；回火过程中，回火温度为600～630℃，保温时间2.0～2.5min/mm。本专利技术所述加热工序最高加热温度为1240℃，在1000℃以下的升温速度为100～120℃/h，均热温度为1230～1240℃，总加热时间23～28h。本专利技术所述轧制工序采用高温大压下轧制，开轧后4～5道次压下量40～50mm/道次，终轧前2～3道次压下35～40mm/道次。本专利技术所述轧制工序，终轧温度900～950℃，轧后ACC水冷，辊速V=0.5～0.8m/s，返红温度800～850℃。本专利技术所述生产方法的成材方式为钢锭成材时，轧后钢板堆垛48～60h，堆垛的钢板要求上铺下盖。本专利技术所述生产方法的成材方式为电渣锭成材时，轧后钢板扩氢退火，扩氢退火工艺：钢板温度350～400℃装炉，升温速率50～60℃/h，升温至610～630℃后保温68～72h，然后随炉冷却至200℃及以下后出炉。本专利技术采用C、Mn、Cr、Mo元素固溶强化，采用Nb元素细化晶粒，采用Ni元素提高钢板淬透性，使钢板在较低碳当量的条件下仍具有优良的力学性能；通过合理的加热工艺保证钢锭或电渣锭加热均匀、良好；轧制时采用高温大压下轧制和控制轧后钢板返红温度的方法，保证轧态钢板组织均匀、细小；通过轧后堆垛或扩氢退火工艺，保证钢板的探伤良好。在研究中发现，亚温淬火时晶粒长大的速率低于完全淬火，且未溶铁素体可抑制晶粒长大，故可细化晶粒，晶粒细小使晶界面积大幅度增加，从而使引起脆性的杂质元素在晶界上偏聚浓度大为降低，这有利于降低材料脆性，提高韧性；同时还可以抑制应力集中，阻碍裂纹的萌生与扩展，有利于增加材料的强韧性，降低缺口敏感性。本专利技术采用亚温淬火，在大厚度钢板中引入适量的未溶铁素体组织，能够很好的提高钢板的负温冲击韧性。同时，实验中发现，钢板淬火时若采用的亚温淬火温度过高时，钢板中形成的未溶铁素体的含量较低，造成钢板的负温冲击韧性无法满足使用要求；若采用的亚温淬火温度过低时，则钢板中会形成大量且较大的块状未溶铁素体组织，造成钢板的负温冲击韧性仍然较差。本专利技术热处理淬火工艺采用合理的亚温淬火工艺，在钢板中引入一定比例的未溶铁素体组织，使钢板具有优良的负温冲击韧性。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术钢板的化学成分设计采用C、Mn、Cr、Mo固溶强化，通过调整优化其它元素的配比，能在较低的碳当量条件下确保钢板力学性能良好，使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能，同时降低了生产成本。2、本专利技术生产方法采用高温大压下轧制，轧制方便、快捷，同时采用亚温淬火，在钢板中引入25%-35%的未溶铁素体组织，达到改善负温冲击韧性的目的。3、本专利技术方法所生产的钢板负温冲击性能优良，且冲击温度在-80℃时仍具有较好的冲击性能，应用前景广阔。附图说明图1为实施例1钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图2为实施例2钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图3为实施例3钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图4为实施例4钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图5为实施例5钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图6为实施例6钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图7为实施例7钢板板厚1/4处100倍的金相组织图；图8为实施例8钢板板厚1/4处100倍的金相组织图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本大厚度高韧性S500QL1钢板的生产方法采用下述工艺：（1）冶炼工序：先经初炼炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，并喂入Al线控制钢种氧含量为10-15ppm，钢水温度达到1560±10℃转入VD炉真空脱气处理，真空度≤66.6Pa、真空保持时间≥20min，真空前加入Ca-Si块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净。（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行模铸或连铸，根据不同钢板厚度选用不同的钢锭模，模铸时控制铸温和铸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大厚度高韧性S500QL1钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12～0.14%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.10～1.25%，Ni：0.80～1.10%，P≤0.010%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.40～0.50%，钢锭成材时Al：0.020～0.045%，电渣锭成材时Al：0.060～0.090%，余量为Fe和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种大厚度高韧性S500QL1钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12～0.14%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.10～1.25%，Ni：0.80～1.10%，P≤0.010%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.040%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.40～0.50%，钢锭成材时Al：0.020～0.045%，电渣锭成材时Al：0.060～0.090%，余量为Fe和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种大厚度高韧性S500QL1钢板，其特征在于，所述钢板的组织为贝氏体和未溶铁素体组织，其中未溶铁素体组织占比为25%～35%，碳当量≤0.55%。


3.根据权利要求1或2所述的一种大厚度高韧性S500QL1钢板，其特征在于，所述钢板厚度200～300mm，屈服强度为490～540MPa，抗拉强度为630～680MPa，板厚1/4处-60℃冲击功平均值≥100J，板厚1/4处-80℃冲击功平均值≥70J。


4.基于权利要求1所述的一种大厚度高韧性S500QL1钢板的生产方法，其特征在于，包括加热、轧制、热处理工序；所述热处理工序，热处理采用高温淬火+亚温淬火+回火热处理。


5.根据权利要求4所述的一种大厚度高韧性S500QL1钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，高温淬火过程中，淬火温度为900～920℃，保温系数2.0～2.4min/mm，出钢水冷至室温；亚温淬火过程中，淬火温度为830...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭恒斌，李建朝，李杰，吕建会，龙杰，庞辉勇，张亚丽，任鑫磊，贺霄，蒙耀华，陈起，张西忠，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41