CN112941412A - 一种特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法。本发明通过合理的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,并通过水冷模浇注、加热、轧制及一次淬火+亚温淬火+回火热处理等工艺有效实施,成功地开发出了厚度在180mm~230mm的抗震耐候钢,其基本组织为回火贝氏体,耐候系数为7.0‑7.5,屈服强度控制在573~614MPa,抗拉强度控制在721~777MPa,伸长率控制在20%~24%,‑20℃V型冲击吸收能控制在118~236J,屈强比0.78‑0.80。经周期浸润腐蚀试验,耐腐蚀性能优异。该特厚550MPa级抗震耐候钢,可用于大型水利发电行业、超高层钢结构、海洋环境平台等。
Description
技术领域
本发明属于中厚钢板生产技术领域,具体涉及一种特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法。
背景技术
耐候钢具有比普碳钢更强的耐大气腐蚀能力,可在不涂漆的条件下直接在大气环境中使用,并随大气暴露年限的增长,其耐腐蚀性能越好。随着我国经济建设水平的提高和大型工业基建的发展,尤其是大型水利发电行业使用方面,对材料的重量、厚度、高强度、高抗震性能和耐候性能等都提出更高的要求,急需开发一种大厚度抗震耐候钢,以满足工业上设计使用的要求。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法,具体方案如下:
一种特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法,所述钢板包含如下质量百分比的化学成分:C:0.11~0.14%、Si:0.05~0.25%、Mn:0.8~1.0%、P:≤0.015%、S:≤0.005%、Nb:0.025~0.035%、V:0.015~0.025%、Mo:0.50~0.60%、Ni:0.70~0.90%、Cu:0.25~0.35%、Cr:0.50~0.60%、Sb:0.04~0.08%、Sn:0.04~0.08%、Als:0.030~0.050%,其它为Fe和残留元素;所述钢板的钢锭采用水冷模浇注,锭型选用800~1000mm厚度锭模,钢板成品厚度180-230mm,基体组织为回火贝氏体,耐候系数为7.0-7.5,钢板屈服强度控制在573~614MPa,抗拉强度控制在721~777MPa,伸长率控制在20%~24%,-20℃V型冲击吸收能控制在118~236J,屈强比为0.78-0.80。
需要说明的是,在化学成分设置上,合理的碳含量有利于提高钢板强度及淬透性;Nb、V、Al均可起到细化晶粒,改善钢的强韧性作用,尤其Nb对细化晶粒效果明显,相对Nb和V,Al对钢的细化晶粒效果最差,但由于采用模铸生产,不会因高Als造成铸坯裂纹,故Al含量可适当添加多一些,达到细化晶粒的效果,对于回火钢,V的析出强化对屈服强度提高较明显,但考虑到抗震性能,V含量不宜控制过高;Sb和Sn在钢中一般为有害元素,但通过Sb、Sn和Cr的复合添加,能形成致密的氧化膜,显著提高钢的耐腐蚀性能,但Sb和Sn的含量不宜过高;Ni是提高钢的低温韧性、降低脆性转变温度最有效的元素,Ni含量越高,钢在极低温下的冲击韧性也就越好,同时加入Ni、Cr和Cu三种元素,能使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度,但Cu含量高于0.4%后会对耐腐蚀性能产生不利。从而得到质量优异、满足设计性能指标要求的钢板。
本发明采取的生产方法包括:转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、模铸锭浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理;
a.转炉冶炼:转炉出钢温度1600~1650℃、出钢碳:0.07%≤C≤0.10%、出钢P≤0.008%,出钢过程中不向钢水中加入任何脱氧剂和合金,转炉出钢结束采用挡渣锥挡渣,转炉下渣厚度控制在20mm以下,以避免下渣回P;
b.LF精炼:精炼一加热结束炉渣变白或黄白,白渣保持时间30~35min,精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣,精炼过程脱氧剂以铝粒为主;铬铁合金使用低碳低硅铬铁,锰合金根据C含量使用低碳锰铁,所有合金微调时,不得采用任何含Si的合金,LF精炼工序对Als成分的微调次数控制在2次以内;
c.VD真空脱气:在真空精炼工艺中,在≤67Pa下的保压时间按20~25min进行控制,破真空后及时添加稻壳软吹5~8min;
d.模铸锭浇注:采用铜板结晶器水冷模浇注,锭型选用800~1000mm厚度锭模,需保证成品钢板压缩比≥4.0,铸浇注温度按照1555~1565℃进行控制,钢水到站后执行软吹氩工艺,吹氩时间控制在5~7min,吹氩结束后要求镇静5min后开浇;
e.钢锭加热:炉温400~600℃时开始装钢,焖钢3小时,焖钢结束后以60~80℃/h的升温速度,升温至800~850℃,在此温度区间保温8~10小时后,再以80~100℃/h的升温速度,升温至1000℃,1000℃以上升温速度100~140℃/h,升温至最高保温温度1270~1280℃,保温18~20小时;
f.轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,道次压下量50mm~60mm,控制转速≤20rad/min,晾钢厚度300~350mm;二阶段开轧温度820~860℃,终轧温度780~820℃;轧后钢板通过ACC层流冷却,返红温度660~680℃;
g.缓冷:钢板入缓冷坑温度550~650℃,缓冷48小时;
h.热处理:采用一次淬火+亚温淬火+回火工艺,一次淬火保温温度900~920℃,保温时间2.0~2.2mim/mm,淬火至常温;亚温淬火保温温度820~840℃,淬火至常温;回火保温温度580~600℃,保温时间3.8~4.2min/mm,钢板出炉后风冷至常温。
本发明通过合理的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,并通过加热、轧制及一次淬火+亚温淬火+回火热处理等工艺有效实施,成功地开发出了厚度在180mm~230mm的抗震耐候钢,其基本组织为回火贝氏体,耐候系数为7.0-7.5,屈服强度控制在573~614MPa,抗拉强度控制在721~777MPa,伸长率控制在20%~24%,-20℃V型冲击吸收能控制在118~236J,屈强比0.78-0.80。采用周期浸润腐蚀试验,耐腐蚀性能优异。该特厚550MPa级抗震耐候钢,可用于大型水利发电行业、超高层钢结构、海洋环境平台等。
附图说明
图1是本发明抗震耐候钢板1/4厚度处M 100倍金相组织图。
具体实施方式
本发明所述180mm~230mm厚度550MPa级抗震耐候钢,包含如下质量百分比的化学成分:C:0.11~0.14%、Si:0.05~0.25%、Mn:0.8~1.0%、P:≤0.015%、S:≤0.005%、Nb:0.025~0.035%、V:0.015~0.025%、Mo:0.50~0.60%、Ni:0.70~0.90%、Cu:0.25~0.35%、Cr:0.50~0.60%、Sb:0.04~0.08%、Sn:0.04~0.08%、Als:0.030~0.050%,其它为Fe和残留元素。
本发明采取的生产方法包括:转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、模铸锭浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理;
转炉冶炼:转炉出钢温度1600~1650℃、出钢碳:0.07%≤C≤0.10%、出钢P≤0.008%,出钢过程中不向钢水中加入任何脱氧剂和合金,转炉出钢结束采用挡渣锥挡渣,转炉下渣厚度控制在20mm以下,以避免下渣回P;
LF精炼:精炼一加热结束炉渣变白或黄白,白渣保持时间30~35min,精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣,精炼过程脱氧剂以铝粒为主;铬铁合金使用低碳低硅铬铁,锰合金根据C含量使用低碳锰铁,所有合金微调时,不得采用任何含Si的合金,LF精炼工序对Als成分的微调次数控制在2次以内;
VD真空脱气:在真空精炼工艺中,在≤67Pa下的保压时间按20~25min进行控制,破真空后及时添加稻壳软吹5~8min;
模铸锭浇注:采用铜板结晶器水冷模浇注,锭型选用800~1000mm厚度锭模,需保证成品钢板压缩比≥4.0,铸浇注温度按照1555~1565℃进行控制,钢水到站后执行软吹氩工艺,吹氩时间控制在5~7min,吹氩结束后要求镇静5min后开浇;
钢锭加热:炉温400~600℃时开始装钢,焖钢3小时,焖钢结束后以60~80℃/h的升温速度,升温至800~850℃,在此温度区间保温8~10小时后,再以80~100℃/h的升温速度,升温至1000℃,1000℃以上升温速度100~140℃/h,升温至最高保温温度1270~1280℃,保温18~20小时;
轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,道次压下量50mm~60mm,控制转速≤20rad/min,晾钢厚度300~350mm;二阶段开轧温度820~860℃,终轧温度780~820℃;轧后钢板通过ACC层流冷却,返红温度660~680℃;
缓冷:钢板入缓冷坑温度550~650℃,缓冷48小时;
热处理:采用一次淬火+亚温淬火+回火工艺,一次淬火保温温度900~920℃,保温时间2.0~2.2mim/mm,淬火至常温;亚温淬火保温温度820~840℃,淬火至常温;回火保温温度580~600℃,保温时间3.8~4.2min/mm,钢板出炉后风冷至常温。
实例检测
通过转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、模铸锭浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理等工艺,获得如发明内容所述成分设计的180mm~230mm厚度550MPa级抗震耐候钢,其各工艺参数及力学性能如下表1、2、3所示:
表1 180mm~230mm特厚550MPa级抗震耐候钢化学成分(Wt,%)
表2180mm~230mm特厚550MPa级抗震耐候钢的机械力学性能
表3180mm~230mm特厚550MPa级抗震耐候耐腐蚀性
板耐腐蚀性试验条件如下:采用周期浸润腐蚀,每一循环试验周期:60±3min,浸润时间:12±1.5min;
试样尺寸:4*40*60mm;
溶液:0.01mol/L的NaHSO3溶液,初始PH值4.4~4.8;
温度:45±2℃;
相对湿度:70±5%RH;
烘烤后试样表面最高温度:45±10℃;
230mm厚抗震耐候钢板1/4厚度处M 100倍金相组织如图1所示。
由上述试验结果可见,180mm~230mm特厚550MPa级抗震耐候钢,各项性能指标优良,完全能够满足大型水利发电行业、超高层钢结构、海洋环境平台等使用需要。
Claims (2)
1.一种特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法,其特征在于,所述钢板包含如下质量百分比的化学成分:C:0.11~0.14%、Si:0.05~0.25%、Mn:0.8~1.0%、P:≤0.015%、S:≤0.005%、Nb:0.025~0.035%、V:0.015~0.025%、Mo:0.50~0.60%、Ni:0.70~0.90%、Cu:0.25~0.35%、Cr:0.50~0.60%、Sb:0.04~0.08%、Sn:0.04~0.08%、Als:0.030~0.050%,其它为Fe和残留元素;所述钢板的钢锭采用水冷模浇注,锭型选用800~1000mm厚度锭模,钢板成品厚度180-230mm,基体组织为回火贝氏体,耐候系数为7.0-7.5,钢板屈服强度控制在573~614MPa,抗拉强度控制在721~777MPa,伸长率控制在20%~24%,-20℃V型冲击吸收能控制在118~236J,屈强比为0.78-0.80。
2.如权利要求1所述的特厚550MPa级抗震耐候钢的生产方法,其特征在于,
所述钢板的生产方法包括:转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、模铸锭浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理;
a.转炉冶炼:转炉出钢温度1600~1650℃、出钢碳:0.07%≤C≤0.10%、出钢P≤0.008%,出钢过程中不向钢水中加入任何脱氧剂和合金,转炉出钢结束采用挡渣锥挡渣,转炉下渣厚度控制在20mm以下,以避免下渣回P;
b.LF精炼:精炼一加热结束炉渣变白或黄白,白渣保持时间30~35min,精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣,精炼过程脱氧剂以铝粒为主;铬铁合金使用低碳低硅铬铁,锰合金根据C含量使用低碳锰铁,所有合金微调时,不得采用任何含Si的合金,LF精炼工序对Als成分的微调次数控制在2次以内;
c.VD真空脱气:在真空精炼工艺中,在≤67Pa下的保压时间按20~25min进行控制,破真空后及时添加稻壳软吹5~8min;
d.模铸锭浇注:采用铜板结晶器水冷模浇注,锭型选用800~1000mm厚度锭模,需保证成品钢板压缩比≥4.0,铸浇注温度按照1555~1565℃进行控制,钢水到站后执行软吹氩工艺,吹氩时间控制在5~7min,吹氩结束后要求镇静5min后开浇;
e.钢锭加热:炉温400~600℃时开始装钢,焖钢3小时,焖钢结束后以60~80℃/h的升温速度,升温至800~850℃,在此温度区间保温8~10小时后,再以80~100℃/h的升温速度,升温至1000℃,1000℃以上升温速度100~140℃/h,升温至最高保温温度1270~1280℃,保温18~20小时;
f.轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,道次压下量50mm~60mm,控制转速≤20rad/min,晾钢厚度300~350mm;二阶段开轧温度820~860℃,终轧温度780~820℃;轧后钢板通过ACC层流冷却,返红温度660~680℃;
g.缓冷:钢板入缓冷坑温度550~650℃,缓冷48小时;
h.热处理:采用一次淬火+亚温淬火+回火工艺,一次淬火保温温度900~920℃,保温时间2.0~2.2mim/mm,淬火至常温;亚温淬火保温温度820~840℃,淬火至常温;回火保温温度580~600℃,保温时间3.8~4.2min/mm,钢板出炉后风冷至常温。
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- 2021-01-30 CN CN202110131561.5A patent/CN112941412A/zh active Pending
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