CN103103455A

CN103103455A - 一种600MPa级水电压力钢管用钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN103103455A
Application number: CN2012105792084A
Authority: CN
Inventors: 杨雄; 霍培珍; 董瑞峰; 温利军; 吴鹏飞; 李文艺; 张文博
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-05-15

Abstract

本发明涉及一种600MPa级水电压力钢管用钢板及其制造方法，钢板的化学成分按重量百分比为C：0.06～0.09%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.4～1.6%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb:0.02～0.04%、Ni：0.20～0.40%、Cr：0.10～0.30%、Mo：0.10～0.30%、V：0.03～0.05%、Ti:0.01～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。制造方法是：采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经过转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸、加热、轧制和冷却、调质热处理等工序得到600MPa级水电压力钢管用钢板。其优点是：抗拉强度大于600MPa，具有良好的塑性、优良的低温冲击韧性和焊接性能，并且具有优良的抗层状撕裂性能，可广泛用于制造水电站厂坝内的引水压力管道、一级肋板、岔管、蜗壳等辅助设施。

Description

一种600MPa级水电压力钢管用钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于低合金钢领域，特别涉及一种600MPa级水电压力钢管用钢板及其制造方法。

背景技术

水电用钢主要用于厂坝内的引水压力管道、一级肋板、岔管、蜗壳等辅助设施的制造，要求钢板具有足够的强度，良好的塑性，优良的韧性和焊接性能。国内水电站压力钢管用钢主要采用3个强度级别的钢，即500MPa级、600MPa级和800MPa。早期的水电站建设一般应用500MPa级别的钢板，主要有国内牌号16MnR 和美国牌号 ATSM A537CL1这两种。随着水电站的装机容量和水头等数值越来越大，对钢板提出了更高的要求—使用具有更高强度、更好的低温韧性、更好的焊接性能的钢板，目前国内水电站的压力钢管主要使用600MPa级的产品，如舞阳 WDB620，首钢SG610CF，鞍钢ADB610D等。

目前国内同级别压力容器用钢及其制造方法如下：

中国专利申请号200510019165．4公开了一种《大线能量焊接水电站压力管用钢及其生产方法》其化学成分质量分数为：C ：0.04～0.12%，Si: 0.10～1.00%，Mn:1.10～2.00%，Cr:≤2.00%，Ni:0.26～0.50%，Cu≤0.50%，Ti:0.01～0.04%，Nb≤0.05%，B:0.0005～0.003%，N:0.0003～O.005%，O:0.003～0.007%，P≤0.02%，S≤0.015%，采用离线调质工艺生产，优点是未添加Mo、V等合金元素，降低了制造成本，且钢板可承受大线能量焊接等先进的焊接工艺。不足之处是钢板的抗拉强度为500MPa级，已不符合目前水电站压力钢管的使用要求。

中国专利公开号CN1932063A公开了一种《高强度低焊接裂纹敏感性厚钢板及其生产方法》，其化学成分质量分数为：C:0.04～0.09%，Si:0.15～0.55%，Mn:1.00～1.60%，P≤0.015%，S≤0.006%，Cr:≤0.30%，Ni:0.15～0.40%，Mo≤0.30%，Cu≤0.30%，V:0.02～0.06%，Nb:0.005～0.05%，Als:0.010～0.04%,Pcm≤0.20%,Ceq≤0.42%，采用在线直接淬火+离线回火工艺生产出抗拉强度≥610MPa的钢板，具有生产工艺简单，成本低等特点，不足之处是采用了Cu微合金化，容易导致铸坯产生裂纹。

中国专利公开号CN101096738A公开了《低焊接裂纹敏感性钢板及其生产方法》，其化学成分质量分数为：C≤0.07%，Si: 0.15～0.40%，Mn:1.00～1.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，Cr:≤0.30%，Ni: ≤0.50%，Mo≤0.30%，Cu≤0.30%，V: ≤0.08%，Nb：≤0.08%，Ti：0.010～0.020%，B≤0.003%，采用TMCP+回火工艺生产出抗拉强度≥610MPa的钢板，不足之处是采用了三阶段控制轧制工艺，加大了轧制负荷，要求轧机具有较大的扭矩和轧制力。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗拉强度大于600MPa，具有良好的塑性、优良的低温冲击韧性和焊接性能的水电压力钢管用钢板，该钢板主要用于水电站压力管道的制造。

本发明的技术方案如下：

本发明的钢板的化学成分按重量百分比为C：0.06～0.09%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.4～1.6%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb:0.02～0.04%、Ni：0.20～0.40%、Cr：0.10～0.30%、Mo：0.10～0.30%、V：0.03～0.05%、Ti:0.01～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明主要采用的工艺路线为：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸—板坯加热—除磷—控制轧制—ACC冷却—调质热处理。

本发明的制造方法、主要步骤及工艺参数如下：

1、冶炼

转炉冶炼采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料。采用单渣工艺冶炼，高碳锰铁和硅铝合金脱氧合金化，出钢挡渣，保证一次拉碳成功，转炉出钢温度控制在1620~1640℃。RH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响，最终得到的钢水的化学成分重量百分比为C：0.06～0.09%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.4～1.6%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb:0.02～0.04%、Ni：0.20～0.40%、Cr：0.10～0.30%、Mo：0.10～0.30%、V：0.03～0.05%、Ti:0.01～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2、连铸

连铸机为直弧形连铸机，详细工艺及参数控制如下：使用低碳低合金钢保护渣，渣子要保持干燥，液渣层厚度控制在10~15mm；使用无碳中包覆盖剂，未装长水口或长水口未浸入钢液面时严禁向中包冲击区加入覆盖剂；保持恒速浇注，浇注速度控制在0.9～1.0m/min。正常工艺情况下，同一炉次拉速波动不允许超过±0.1m/min；采用电磁搅拌，电流280A；结晶器进水温度控制在38±1℃，二冷水温度控制在22~25℃；铸坯矫直温度控制在950~1000℃，且铸坯沿宽度方向的温差不得超过50℃；做好保护浇注，谨防钢水二次氧化和吸气增氮；铸坯低倍检验结果应满足B类中心偏析≤1.5级，中间裂纹≤1.5级，中心疏松≤1.0级。

3、加热

充分保证钢坯加热温度和均热时间。加热温度控制在1210℃~1250℃，总在炉时间≥270min，其中均热时间≥50min，保证合金元素充分固溶，板坯温度均匀。炉气气氛采用弱氧化或还原气氛烧钢，微正压操作，避免铸坯表面生成过量氧化铁皮和难去除氧化铁皮。

4、轧制和冷却

轧制采用两阶段控制轧制,即奥氏体再结晶区控制轧制(通常称粗轧阶段)和奥氏体非再结晶区控制轧制(通常称精轧阶段)。粗轧时加大道次变形量，开轧温度为1200～1240℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25~40%。精轧时严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≤950 ℃，至少有两道压下率>20%以上，末道次压下率>10%。轧后钢板采用控制冷却，冷却速度≤5℃/s，终冷温度≤600℃。

5、调质热处理

根据经验公式并结合现场生产实际，确定淬火温度为880℃~920℃，在炉时间：t×1.4min/mm＋10min。回火温度600℃~630℃，保温时间t×2.4~3.2min/mm ＋20min，其中t为钢板厚度，单位为mm。

本发明的有益效果为：

通过合理的化学成分设计，得到一种抗拉强度大于600MPa，具有良好的塑性、优良的低温冲击韧性和焊接性能的水电站压力钢管用钢板。

附图说明

图1为本发明实施例3钢板的金相组织图。

具体实施方式

以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

转炉冶炼采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料。采用单渣工艺冶炼，高碳锰铁和硅铝合金脱氧合金化，出钢挡渣，保证一次拉碳成功，转炉出钢温度控制在1620~1640℃。RH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响，最终得到的钢水的化学成分重量百分比为表1所示化学成分重量百分比的250mm厚板坯。

板坯加热温度1240℃，总在炉时间385min，第一阶段开轧温度1220℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25~40%，当轧件厚度为38mm时，在辊道上待温至1020℃，随后进行第二阶段轧制，终轧温度不控制，成品钢板厚度为12mm。轧制结束后，钢板空冷进入热矫机，热矫后冷床冷却。钢板抛丸后送入淬火炉进行处理，淬火温度880℃，在炉时间：t×1.4min/mm＋10min。回火温度610℃，保温时间t×2.4min/mm＋20min，其中t为钢板厚度，单位为mm。最后即可得到所述钢板。

实施例2

实施方式同实施例1，其中加热温度为1232℃，总在炉时间383min，第一阶段轧制的开轧温度为1214℃，第二阶段轧制的开轧温度为892℃，中间坯待温厚度为96mm，终轧温度为831℃，成品钢板厚度为38mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，冷却速度3℃/s,终冷温度589℃，热矫后冷床冷却。钢板抛丸后送入淬火炉进行处理，淬火温度920℃，在炉时间：t×1.4min/mm＋10min。回火温度610℃，保温时间t×3.2min/mm＋20min，其中t为钢板厚度，单位为mm。最后即可得到所述钢板。

实施例3

实施方式同实施例1，其中加热温度为1233℃，总在炉时间383min，第一阶段轧制的开轧温度为1214℃，第二阶段轧制的开轧温度为892℃，中间坯待温厚度为100mm，终轧温度为821℃，成品钢板厚度为50mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，冷却速度2℃/s,终冷温度 558℃，热矫后冷床冷却。钢板抛丸后送入淬火炉进行处理，淬火温度920℃，在炉时间：t×1.4min/mm＋10min。回火温度610℃，保温时间t×2.4min/mm＋20min，其中t为钢板厚度，单位为mm。最后即可得到所述钢板。

表1本发明实施例1～3的化学成分(wt%)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	V	Ti	Ni	Cr	Mo
												1	0.07	0.24	1.45	0.009	0.003	0.038	0.038	0.015	0.23	0.17	0.17
2	0.08	0.25	1.45	0.008	0.002	0.035	0.040	0.014	0.25	0.18	0.17
												3	0.08	0.25	1.46	0.008	0.003	0.034	0.040	0.013	0.25	0.18	0.17

对本发明实施例1～3的钢板进行拉伸性能，-20℃横向冲击性能检验，冷弯性能全部合格。结果见表2和表3。

表2本发明实施例1～3的钢板的力学性能

表3本发明实施例2-3钢板Z向拉伸性能

Claims

1.一种600MPa级水电压力钢管用钢板，其特征是：钢板的化学成分按重量百分比为C：0.06～0.09%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.4～1.6%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb:0.02～0.04%、Ni：0.20～0.40%、Cr：0.10～0.30%、Mo：0.10～0.30%、V：0.03～0.05%、Ti:0.01～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.一种根据权利要求1所述的600MPa级水电压力钢管用钢板的制造方法，其特征是：采用经过脱硫预处理的铁水和废钢作为原料，经转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、得到化学成分重量百分比为C：0.06～0.09%、Si：0.20～0.40%、Mn：1.4～1.6%、P：≤0.015%、S：≤0.005%、Nb:0.02～0.04%、Ni：0.20～0.40%、Cr：0.10～0.30%、Mo：0.10～0.30%、V：0.03～0.05%、Ti:0.01～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质的钢水，在连铸机上铸成钢板坯；在加热炉中对钢板坯加热，加热温度控制在1210℃~1250℃，总在炉时间大于270min；然后进行轧制，轧制时加大粗轧道次变形量，开轧温度为1200～1240℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25~40%，精轧开轧温度≤950℃，至少有两道次压下率>20%以上，末道次压下率>10%，轧后钢板采用控制冷却，终冷温度≤600℃，冷却速度≤5℃/s；最后进行调质处理，其中淬火温度为880℃~920℃，在炉时间：t×1.4min/mm＋10min。回火温度600℃~630℃，保温时间t×2.4~3.2min/mm ＋20min，其中t为钢板厚度，单位为mm。