CN102758138B - 一种薄规格低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法 - Google Patents

Abstract

一种薄规格低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法，属于低合金钢制造技术领域。钢的化学成分重量百分比为：C：0.04～0.07%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.10～1.60%，Ni：0.18～0.4%，Ti：0.01～0.02%，Mo≤0.30%，P≤0.012%，S≤0.006%，Nb≤0.03%，Cr≤0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产工艺为：将钢坯加热、高压水除磷、再结晶区粗轧和未再结晶区精轧、回火。优点在于，大大提高钢板的综合力学性能，既能有效降低生产成本，又能获得优异的低焊接裂纹敏感性，适合大规模生产。

Description

一种薄规格低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法

技术领域

本发明属于低合金钢制造技术领域，特别涉及一种薄规格(厚度小于25mm)低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法，采用控制轧制+超快冷冷却控制的非调质生产。

背景技术

水电站压力管道、分岔管及蜗壳等钢结构处于潮湿及弱酸性环境中，易受环境中氧、水和酸性物质的化学及电化学作用而引起腐蚀。要求压力钢管用钢能够适应不同的焊接规范，具有良好的焊接性能。随着国民经济的快速发展，研制生产高强度、耐腐蚀并具有优异焊接性能的水电站压力钢管用钢势在必行。

专利200510019165.4介绍了“大线能量焊接水电站压力管用钢及其生产方法”。其化学成分 C：0.04～0.12%，Si：0.10～1.00%，Mn：1.10～2.00%，Ni：0.26～0.5%，Ti：0.01～0.04%，P≤0.02%，S≤0.015%，Nb≤0.05%，Cr≤2.00%。该专利不足在于Ni、Nb等合金元素含量过高，增加了生产成本。专利200910046442.9介绍了“低碳低焊接裂纹敏感性的高强度钢、钢板及其制造方法”。 其化学成分C：0.05～0.10%，Mn：1.10～1.80%，Cr：≤0.30%，Mo：0.10～0.40%，Ti≤0.03%和/或Nb≤0.03%，V：0.01～0.06%，B：0.001～0.003%，Si：0.10～0.30%，Al：0.02～0.05%，N：≤0.006%，P：≤0.015%，S：≤0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质。不足在于钢的化学成分复杂，生产工艺难以控制，增加生产难度，其屈服强度达700MPa乃至800MPa以上，不利于水电站环境下使用。专利200510047196.0介绍了“高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板及其生产方法”。其化学成分(按重量百分比)：C：0.06～0.09%，Si：0.15～0.55%，Mn：1.00～1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.006%，Ni：0.15～0.40%，Cr：≤0.30%，Mo：≤0.30%，Cu：≤0.30%，V：0.02～0.06%，Nb：0.005～0.05%，余量为Fe及不可避免的夹杂。采用层流冷却，抗拉强度≥610MPa，其生产钢板厚度规格在30～75mm之间，其生产工艺与本发明有着较大差别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄规格(厚度小于25mm)低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法，采用低碳加适量Mn、Cr和Ni成分设计，采用控制轧制+超快冷冷却控制的生产工艺，与在线层流冷却低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法相比，大大提高钢板的综合力学性能，既能有效降低生产成本，又能获得优异的低焊接裂纹敏感性，适合大规模生产。

本发明电用钢的化学成分重量百分比为：C：0.04～0.07%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.10～1.60%，Ni：0.18～0.4%，Ti：0.01～0.02%，Mo≤0.30%，P≤0.012%，S≤0.006%，Nb≤0.03%，Cr≤0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产工艺及控制的技术参数如下：

(1) 将钢坯加热到1120～1220℃，保证钢坯均热时间1.5～2.5小时，提高钢坯厚度方向上加热的均匀性；

(2) 对出炉后的坯料进行高压水除磷处理，去除坯料在加热过程中所产生的氧化铁皮；

(3) 对除磷后的坯料立即进行再结晶区轧制(粗轧)和未再结晶区轧制(精轧)；在粗轧阶段：轧制温度区间控制在980～1100℃范围内，累积变形量60%～70%；中间坯待温厚度/成品厚度≥3；在精轧阶段：开轧温度区间控制在850～920℃范围内，终轧温度区间控制在780～830℃范围内，且控制钢坯总变形率在70%～80%之间；

(4) 终轧后的钢板立即进行超快冷冷却，冷却速度范围控制在15～30℃/s范围内，终冷温度控制在450～550℃范围内；

(5) 钢板进行空气冷却至室温后进行回火处理，回火温度控制在550～650℃范围内，保温时间为10～20分钟+板厚×1分钟/mm。

本发明优点在于采用低碳加适量Mn、Cr和Ni的经济型成分设计，有效的降低了生产成本，采用控制轧制+超快冷冷却控制的生产工艺，与常规大线能量焊接水电用钢生产方法相比，钢板的力学性能达到以下水平：

(1) 拉伸性能：屈服强度Rp0.2在520Mpa以上，抗拉强度Rm在640以上，屈强比Rp0.2/Rm在0.85以下；

(2) 低温韧性：-20℃时横纵向夏比冲击功均在280J以上，-40℃时横纵向夏比冲击功均在260J以上，-60℃时横纵向夏比冲击功均在250J以上；

(3) 冷弯性能：横向冷弯d=3a(d为弯曲直径，a为钢板厚度)，180°，拉伸面完好。

具体实施方式

根据本发明低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法，利用4300mm双机架宽厚板生产线生产出了厚度25mm水电钢，其钢坯化学成分如表1所示，控轧控冷工艺如表2所示，力学强度性能如表3所示，系列温度下钢板冲击韧性如表4所示。

表1  实施例的化学成分(重量，%)

C	Si	Mn	P	S	Alt	Ni	Cr	V	Nb	Mo	Ti
												0.060	0.20	1.42	0.01	0.002	0.05	0.20	0.25	0.051	0.020	0.17	0.015

表2  工艺制度

表3  钢板力学性能

表4  系列温度下钢板冲击韧性

对比实施例

根据常规低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法，利用4300mm双机架宽厚板生产线生产出了厚度25mm水电钢，其钢坯化学成分如表5所示，控轧控冷工艺如表6所示，力学强度性能如表7所示，系列温度下钢板冲击韧性如表8所示。

表5  对比实施例的化学成分(重量，%)

C	Si	Mn	P	S	Alt	Ni	Cr	V	Nb	Mo	Ti
												0.062	0.20	1.53	0.009	0.002	0.049	0.18	0.23	0.05	0.028	0.20	0.018

表6  工艺制度

表7  钢板力学性能

表8  系列温度下钢板冲击韧性

由上述对比实施例可知，本发明生产的水电用钢性能较常规在线层流冷却钢板提高20～50MPa，低温冲击功优异，-60℃ 冲击功均值大于250J，大大提高钢板的综合力学性能，适合大规模生产。

Claims (1)

1.一种薄规格低焊接裂纹敏感性水电用钢生产方法，其特征在于，钢的化学成分重量百分比为：C：0.04～0.07%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.10～1.60%，Ni：0.18～0.4%，Ti：0.01～0.02%，Mo≤0.30%，P≤0.012%，S≤0.006%，Nb≤0.03%，Cr≤0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产工艺及控制的技术参数如下：

(1) 将钢坯加热到1120～1220℃，保证钢坯均热时间1.5～2.5小时，提高钢坯厚度方向上加热的均匀性；

(2) 对出炉后的坯料进行高压水除磷处理，去除坯料在加热过程中所产生的氧化铁皮；

(3) 对除磷后的坯料立即进行再结晶区粗轧和未再结晶区精轧；在粗轧阶段：轧制温度区间控制在980～1100℃范围内，累积变形量60%～70%；中间坯待温厚度/成品厚度≥3；在精轧阶段：开轧温度区间控制在850～920℃范围内，终轧温度区间控制在780～830℃范围内，且控制钢坯总变形率在70%～80%之间；

(4) 终轧后的钢板立即进行超快冷冷却，冷却速度范围控制在15～30℃/s范围内，终冷温度控制在450～550℃范围内；

(5) 钢板进行空气冷却至室温后进行回火处理，回火温度控制在550～650℃范围内，保温时间为10～20分钟+板厚×1分钟/mm。