大厚度抗層狀撕裂調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)質(zhì)高強度鋼板的生產(chǎn)方法，尤其是一種大厚度抗層狀撕裂調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需要的優(yōu)質(zhì)合金鋼及特種合金數(shù)量日益增多，對金屬材料質(zhì)量和性能要求不斷提高，特別是工程機械、核電、壓力容器、軍工、精品模具及其它大厚度大單重優(yōu)質(zhì)鋼板等，對鋼材的力學性能、焊接性能及Z向性能等提出了更高的要求，而普通冶煉澆鑄手段無法滿足需要，尤其是在內(nèi)部質(zhì)量上達不到要求。
[0003]近年來，隨著國內(nèi)外水電行業(yè)的發(fā)展，用戶對大厚度水電用鋼板的要求越來越高。由于水電用鋼使用環(huán)境特殊，業(yè)主對鋼板的強度、韌性、焊接性能、耐腐蝕性能等要求非常嚴格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種最大厚度達300mm、高性能的大厚度抗層狀撕裂調(diào)質(zhì)高強S550Q/Z35鋼板的生產(chǎn)方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:其包括冶煉、連鑄、電渣重熔、加熱、乳制、退火和熱處理工序，所述鋼板化學成分的重量百分含量為:c 0.14%?0.18%、Si 0.20% ?0.50%、Mn 0.95% ?1.25%、P 彡 0.015%、S 彡 0.005%、Ni 0.80% ?1.15%、Cr0.40% ?0.60%、Mo 0.40% ?0.60%、Nb 0.020% ?0.050%、Ti 0.010% ?0.030%、TAl (全鋁)0.020%?0.045%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]本發(fā)明所述冶煉工序:鋼水先經(jīng)電爐冶煉，再送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉，然后轉(zhuǎn)入真空脫氣爐進行真空處理；所述真空處理的真空度彡67Pa且保持時間不小于20min。
[0007]本發(fā)明所述電渣重熔工序:將鑄坯制成電極后進行電渣重熔，采用五元渣系，結晶器包括640mm、7OOmm、760mm和960mm四種可選斷面，平均恪速< 22kg/min，每分鐘加入Al粒25?30g/每噸鋼，采用風冷加速冷卻。
[0008]本發(fā)明所述加熱工序:電渣錠入爐燜鋼50?70min，然后采用低速燒鋼，1000°C以下升溫速度100?120°C /h，最高加熱溫度1240±10°C，然后保溫350?500min。
[0009]本發(fā)明所述軋制工序采用II型控制軋制:I階段軋制溫度為930?1100°C，單道次壓下量為10%?25%，累計壓下率為40%?50% ; II階段軋制溫度為810?930°C，單道次壓下量為10%?27%，累計壓下率為20%?30%，終軋溫度810± 10°C，軋后自然冷卻。
[0010]本發(fā)明所述退火工序:所述鋼板在緩冷坑進行擴氫處理，鋼板表面溫度多4500C ;鋼板在緩冷坑中擴氫處理溫度620±10°C，確保升降溫速度不大于50°C /h ;鋼板保溫時間不低于72h ;鋼板出爐溫度< 200°C，出爐后空冷。
[0011]本發(fā)明所述退火工序中，鋼板總在爐時間不低于150小時。
[0012]本發(fā)明其特征在于，所述熱處理工序:淬火溫度870?920 °C，保溫時間2.0min/mm鋼板厚度，淬火后冷卻處理；回火溫度620?690 °C，保溫時間4.0min/mm鋼板厚度。
[0013]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明采用電渣重熔處理，經(jīng)過合理的控制軋制和熱處理工藝，即可實現(xiàn)滿足300mm大厚度鋼板良好的綜合性能，同時又降低了生產(chǎn)成本；規(guī)格范圍廣，滿足了不斷增長用量的市場需求。
[0014]本發(fā)明采用電爐+連鑄+電渣重熔冶煉，所得調(diào)質(zhì)高強鋼板的P、S含量低，鋼質(zhì)純凈。本發(fā)明采用大板坯電渣重熔技術，減少了電渣重熔圓錠鍛造開坯的工序，縮短了生產(chǎn)周期，顯著降低了成本。本發(fā)明采用II型軋制工藝，為大厚鋼板控制軋制工藝理論的發(fā)展提供了實踐依據(jù)，豐富了控制軋制工藝理論。
[0015]經(jīng)檢測本發(fā)明所得厚度300_鋼板達到性能為:整板滿足相應級別探傷要求；橫向、縱向拉伸、沖擊性能基本一致，具有較好的各向同性；具有更好的沖擊韌性和Z向性能；優(yōu)化了鋼錠合金成分，重熔后鋼中主要成分變化不大，成分比較均勻；鋼板內(nèi)在組織致密，低倍缺陷控制較低，鋼板低倍組織無裂紋、氣孔等危害缺陷，其疏松和偏析級別< 1.0級。本發(fā)明所得鋼板具有良好的各向同性、沖擊韌性和Z向性能，滿足用于水電、風電、大型建筑結構用鋼等各種對大厚度大單重鋼板的要求；且其工藝簡單，易于操作，成材率高，適合于所有有條件的厚板廠生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017]本大厚度抗層狀撕裂調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法中所述鋼板化學成分的重量百分含量為:c 0.14% ?0.18%,Si 0.20% ?0.50%,Mn 0.95% ?1.25%,P 彡 0.015%、S 彡 0.005%、Ni 0.80% ?1.15%、Cr 0.40% ?0.60%、Mo 0.40% ?0.60%、Nb 0.020% ?0.050%、Ti0.010%?0.030%、全鋁TAl 0.020%?0.045%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0018]本大厚度抗層狀撕裂調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法的工藝步驟如下:(1)冶煉工序:包括電爐煉鋼、LF精煉和真空處理步驟；電爐煉鋼步驟采用超高功率電弧爐，選取優(yōu)質(zhì)原料，熔化期采用大渣量流渣操作，避渣出鋼；出鋼后鋼水送入LF精煉爐內(nèi)進行LF精煉，快速脫氧、脫S，調(diào)整溫度、成分合適后扒除還原渣；在VD/VOD爐重新造還原渣進行真空脫氣處理，真空處理過程中真空度彡67Pa且保持時間不小于20min。
[0019](2)連鑄工序:將冶煉后的鋼水經(jīng)連續(xù)鑄造成鑄坯。
[0020](3)電渣重熔工序:將鑄坯按照計劃尺寸制成電極后進行電渣重熔，盡可能去除連鑄坯表面氧化鐵皮；采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-S12-CaF2),結晶器包括640mm、700mm、760mm、960mm四種可選斷面，平均恪速控制在< 22kg/min，恪鑄過程中每分鐘加入Al粒25?30g/每噸鋼，以確保細晶粒鋼的成分要求；采用風冷加速冷卻，以改善鑄態(tài)組織、降低夾雜物含量。
[0021](4)電渣錠清理及堆垛緩冷工序:將重熔后的電渣錠熱送軋鋼，帶溫清理，帶溫清理理溫度> 150°C ;清理后若不能及時裝爐，應堆垛緩冷，防止炸裂。
[0022](5)加熱工序:電渣錠入爐燜鋼50?70min，然后采用低速燒鋼，1000°C以下時升溫速度100?120°C /h，最高加熱溫度1240±10°C，然后保溫350?500min。
[0023](6)軋制工序:采用II型控制軋制，即奧氏體再結晶區(qū)和未再結晶區(qū)控制軋制；奧氏體再結晶區(qū)采取高溫低速、大壓下軋制，使變形得到充分的滲透，得到均勻、細小的再結晶組織，具體為:軋制溫度為930?1100°C，單道次壓下量為10%?25%，累計壓下率為40% ?50% ；
奧氏體未再結晶區(qū)控制總壓下量和適當?shù)牡来螇合路峙?，進一步細化晶粒，具體為:乳制溫度為810?930°C，單道次壓下量為10%?27%，累計壓下率為20%?30%，終軋溫度810±10°C ;軋后自然冷卻。
[0024](7)退火工序:采用擴氫處理工藝；將鋼板吊入緩冷坑進行擴氫處理，鋼板表面溫度多4500C ;鋼板在緩冷坑中擴氫處理溫度620±10°C，確保升降溫速度不大于50°C /h ;鋼板保溫時間不低于72h ;鋼板出爐溫度< 200°C，出爐后空冷；鋼板總在爐時間(即鋼板在緩冷坑中的總時間)不低于150小時，以進一步將氫含量降至較低的水平，降低氫脆和氫致裂紋的傾向。
[0025](8)超聲波探傷工序:對擴氫后的鋼板整板按照相應的探傷標準進行超聲波探傷。
[0026](9)熱處理工序:淬火溫度870?920°C，保溫時間2.0min/mm鋼板厚度，淬火后快冷處理，整板采用淬火槽加速冷卻；回火溫度620?690 °C，保溫時間4.0min/mm鋼板厚度。
[0027]實施例1:本調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法的鋼板成分以及具體工藝如下所述。
[0028]本實施例的鋼種S550Q/Z35，鋼板厚度為300mm，壓縮比為3.35 ;成分重量百分含量為:C 0.16%、Si 0.35%, Mn 1.05%, P 0.012%、S 0.003%, Ni 1.00%、Cr 0.50%、Mo 0.45%,Nb 0.035%、Ti 0.030%、TAl 0.025%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0029]工藝步驟:(I)冶煉工序:將鋼水先經(jīng)電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉并調(diào)整成分，鋼水溫度達到1560°C時，轉(zhuǎn)入真空脫氣爐(VD爐)真空處理；真空前加入CaSi塊，球化夾雜，真空度不大于66Pa，真空保持時間20分鐘時破壞真空。
[0030](2)澆鑄工序:將冶煉后的鋼水進行澆鑄；電渣重熔原料采用連鑄生產(chǎn)，過熱度為23°C，拉坯速率為1.20m/min，并確保合適的二冷水匹配。
[0031](3)電渣重熔工序:將澆鑄好的鑄坯按照計劃尺寸制成電極，去除連鑄坯表面氧化鐵皮；采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-S12-CaF2)，加入Al粒28g/min ;選擇960mm水冷結晶器進行重熔，平均熔速控制在22kg/min，采用風冷加速冷卻。
[0032](4)電渣錠清理及堆垛緩冷工序:將重熔后的電渣錠熱送軋鋼，帶溫清理，清理時表面溫度400°C，清理后及時裝爐。
[0033](5)加熱工序:電渣錠入爐燜鋼60min，然后采用低速燒鋼，1000°C以下升溫速度100C /h，最高加熱溫度1240°C，然后保溫450min。
[0034](6)軋制工序:采用II型控制軋制，I階段軋制溫度為1000°C，單道次壓下量為20%，累計壓下率為45% ; II階段軋制溫度為860°C，單道次壓下量為20%，累計壓下率為25%，終軋溫度820°C，軋后自然冷卻。
[0035](7)退火工序:將鋼板吊入緩冷坑進行擴氫處理，鋼板表面溫度480°C;鋼板在緩冷坑中擴氫處理溫度620°C，升降溫速度30°C /h ;鋼板保溫時間80h ;鋼板總在爐時間200小時；鋼板出爐溫度200°C，出爐后空冷。
[0036](8)超聲波探傷工序:對擴氫后的鋼板整板按照相應的探傷標準進行超聲波探傷，鋼板探傷結果可合ENlO 160標準S3E4。
[0037](9)熱處理工序:淬火溫度900°C，保溫時間2.0min/mm鋼板厚度(即按鋼板厚度的毫米數(shù)，每毫米加熱兩分鐘計算)；并輔以淬火水槽加速冷卻；回火溫度650°C，保溫時間4.0min/mm鋼板厚度。
[0038]所得鋼板有良好的綜合機械性能，鋼板屈服強度550MPa，抗拉強度630MPa，-20°C縱向沖擊功 110J、108J、123J，Z 向性能 52%、54%、57%。
[0039]實施例2:本調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法的鋼板成分