CN107557662B - 调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法 - Google Patents
调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107557662B CN107557662B CN201610503684.6A CN201610503684A CN107557662B CN 107557662 B CN107557662 B CN 107557662B CN 201610503684 A CN201610503684 A CN 201610503684A CN 107557662 B CN107557662 B CN 107557662B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel plate
- steel
- temperature
- thickness
- tempered
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 139
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 18
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 description 32
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 12
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 11
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000007778 shielded metal arc welding Methods 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical group 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 230000035900 sweating Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000124879 Grus leucogeranus Species 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明公开一种调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法。C:0.085%~0.105%,Si:0.15%~0.25%,Mn:0.90%~1.15%,P≤0.011%,S≤0.002%,Ni:0.15%~0.45%,Cr:0.25%~0.45%,Mo:0.40%~0.54%,Cu:0.20%~0.40%,Nb:0.035%~0.050%,Ti:0.015%~0.024%,V:0.020%~0.040%,Als:0.025%~0.045%,B:0.0017%~0.0027%,N:0.0040%~0.0055%,余量为Fe和不可避免的杂质;控制3.5<Ti/N<5.5,0.23%≤Pcm≤0.26%,Ceq<0.54%。连铸坯碳偏析度C(t/2)/C(t/4)<1.15,等轴晶率>22%;采用两阶段轧制工艺,总压缩比:H/h=3~4。厚钢板具有良好的焊接性,用于水电行业。
Description
技术领域
本发明涉及调质钢板及其生产方法,特别涉及连铸坯生产调质型、抗拉强度800MPa级、易焊接、含铌、80~100mm厚钢板及其工艺方法。
背景技术
控制轧制和控制冷却工艺是一项节约合金、简化工艺、节约能源消耗的中厚板先进生产技术,具有形变强化和相变强化的综合作用,所以它既能提高钢材强度又能改善韧性。尽管如此,抗拉强度600MPa级钢在我国水电行业的应用实践证明,控轧控冷高强钢板存在性能不均匀性、不稳定性等问题。因此水电行业专家更加认可调质态高强钢板。
我国计划建设拥有1000MW水轮发电机组的白鹤滩、乌东德水电站,计划2020年发电。1000MW水轮发电机组提出了特定钢板材料需求,其中800MPa级特厚钢板是我国需要研制并替代进口的高塑韧性、高焊接性及抗层状撕裂特性的调质钢板。
日本最早研制并使用800MPa级水电用钢制作压力钢管与钢岔管,60年代中后期至70年代前中期随着蓄能式水电站规模进一步扩大,日本开始使用高强度HT780钢板制造压力钢管和涡壳。我国十三陵水库也进口使用了牌号为SHY685NS的钢板。而欧洲钢厂(迪林根、奥钢联等)生产的800MPa级水电用钢C含量较高,焊接性较差,尤其焊接冷裂纹敏感性高,焊接过程及随后使用过程中发生过延迟裂纹现象,严重影响了该类钢种在欧洲的推广。
传统的高强度调质钢(Rp0.2≥600MPa)通常采用高碳马氏体组织及高碳马氏体回火组织。调质钢马氏体的强度水平主要依赖碳含量及合金总量水平。大量试验结果证明,提高碳含量虽然可以获得较高的强度,但低温韧性及焊接性都不理想。高碳马氏体及其回火组织不适用于800MPa级水电用钢板组织。
解决钢材获得高强度水平同时保证焊接性的难题,世界各国研究人员开展了大量的探索工作。1978年,Gaville对低合金高强度钢冷裂纹敏感性与碳含量、碳当量之间的关系进行了深入研究。当钢中碳含量0.10%以下时,钢的碳当量对冷裂纹敏感性影响不大。在此条件下,即使加入的合金含量较多,碳当量较高时钢材仍具有良好的焊接性能。
专利号“CN102605282A”公开了“80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造方法”,其成分设计为:C:0.08%~0.13%;Si≤0.10%;Mn:0.80%~1.20%;P≤0.013%;S≤0.003%;Cu:0.20%~0.45%;Ni:1.00%~1.60%;Cr:0.35%~0.65%;Mo:0.30%~0.60%;Nb:0.010%~0.030%;V:0.030%~0.060%;N≤0.0050%;Ti:0.004%~0.010%;Als:0.040%~0.070%;B:0.0008%~0.0016%;Ca:0.001%~0.004%。采用“离线冷却+回火”生产,最大厚度100~191mm,低温冲击试验温度达到-60℃。钢板化学成分设计特点是低C、高Ni,采用模铸坯生产、双重淬火型调质工艺,工艺路线繁多,并且未规定碳当量、裂纹敏感性指数。
专利号“CN101709432A”公开了“大厚度调质型海洋平台用钢及其生产方法”,其成分设计为:C:0.16%~0.18%;Si:0.15%~0.35%;Mn:1.10%~1.15%;P≤0.015%;S≤0.005%;Cu:0.05%~0.10%;Ni:1.30%~1.40%;Cr:1.20%~1.30%;Mo:0.45%~0.55%;Nb:0.03%~0.04%;V:0.05%~0.06%;N≤0.0060%;Ti:0.020%~0.024%;Als:0.020%~0.040%;B:0.0014%~0.0023%。钢板厚度152mm,采用“淬火+回火”生产,低温冲击试验温度达到-60℃。但该发明中没有介绍坯料类型,化学成分中,C含量较高,对钢板焊接性及低裂纹敏感性不利,采用高Ni含量,成本高,并且也未规定碳当量、裂纹敏感性指数。
发明内容
本发明的目的是提供调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法,采用“低C-(Mn+Ni+Cr+Mo+Cu)-(Nb+Ti+V)-B”成分体系,通过以低碳、低镍、低碳当量、低焊接裂纹敏感性指数为特点的合金组合设计与调质工艺相结合,在保证80~100mm厚800MPa级水电钢板高强度、高低温韧性的同时,实现了降低成本、保证了钢板焊接性优良。
具体的技术方案是:
调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板,按质量百分比计,包含如下化学成分:C:0.085%~0.105%;Si:0.15%~0.25%;Mn:0.90%~1.15%;P≤0.011%;S≤0.002%;Ni:0.15%~0.45%;Cr:0.25%~0.45%;Mo:0.40%~0.54%;Cu:0.20%~0.40%;Nb:0.035%~0.050%;Ti:0.015%~0.024%;V:0.020%~0.040%;Als:0.025%~0.045%;B:0.0017%~0.0027%;N:0.0040%~0.0055%,余量为Fe和不可避免的杂质。控制3.5<Ti/N<5.5,同时保证Ceq<0.54%,0.23%≤Pcm≤0.26%;其中,Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
本发明的化学成分设计,主要考虑如下:
C:C≤0.085%时需添加其它提高淬透性元素提高母材及焊接接头强度,使成本升高。当钢中碳含量在0.11%以下时,钢的碳当量对冷裂纹敏感性影响不大。在此条件下,即使加入较多的合金,碳当量较高时钢材仍具有良好的焊接性能。为保证钢板优良的焊接性同时兼顾合金成本,本发明将C的含量控制在0.085%~0.105%。
Si:Si是钢中的基本元素,通常是作为脱氧元素以硅铁合金的形式加入钢中,可以提高钢的强度。Si低于0.10%时,脱氧效果差,但当Si大于0.40%时,在热处理和焊接过程中,使组织粗化,并且造成焊接冷热裂纹敏感性增加。本发明其含量控制在:0.15%~0.25%。
Mn:Mn是钢中的基本元素,通常是作为脱氧剂和脱硫剂,以Mn铁合金的形式加入钢中。Mn能溶于铁素体中,与铁形成固溶体,能提高淬透性,可提高钢的强度。当Mn含量低于0.8%时,提高淬透性的作用减弱。当Mn≥0.80%时,会提高母材强度和焊接接头强度,并且减轻硫化物的有害作用。但Mn>1.70%时,会使钢板的焊接裂纹敏感性变坏,而且由于含量太高带来过大的淬透性使母材韧性和接头韧性变坏。因此,本发明中将Mn含量控制在0.90%~1.15%。
P:P在本钢种中是杂质元素。P对钢板母材的主要危害是冷脆现象。随着钢中P含量的增加,钢板塑性和低温韧性降低。P在钢液凝固结晶时成分偏析很大,先结晶的晶轴中P含量很低,而大量的P在最后凝固的晶界处以Fe2P析出,形成脆性夹层,使钢的塑性和冲击韧性降低。高P使钢的焊接性能变坏,冷弯性能变差。因此,本发明中,将P含量限制为P≤0.011%。
S:S在本钢种中是杂质元素。S可使钢产生热脆现象,使热加工性能变坏。S含量较大时可恶化钢的横向力学性能。硫对钢板横向力学性能的有害影响与硫在铸坯中的偏析程度有关。尽管有时钢中平均硫含量不高,但由于其在钢坯最后凝固区域富积,一般有带状偏析存在,使钢板的横向塑性明显下降。硫影响钢板的焊接性能,含硫较高的钢板在焊接时一般会出现高温龟裂现象,其影响程度随钢中C、P含量的增加而增加;而且,焊接过程中硫容易氧化,生成二氧化硫气体逸出,在焊缝中产生气孔,造成焊缝疏松,降低焊缝部位的机械强度。因此,本发明将S含量限制为S≤0.002%。
Als:在钢水冶炼过程中要保证一定的脱氧程度,一般情况下Als的含量下限控制为0.025%,上限为0.045%。本发明其含量控制在:0.025%~0.045%。
Ti:根据钢中的N含量,适当添加Ti,形成TiN细粒状弥散分布的粒子,减轻焊接热影响区脆化的效果,利用TiN的沉淀物可以抑制焊接时奥氏体的晶粒粗化,增加针状铁素体的沉淀核。本发明钢Ti的含量控制:0.015%~0.024%。
N:N在钢中以固溶或氮化物形式存在。本发明是利用TiN细粒状弥散分布的粒子减轻焊接热影响区脆化,保证钢板母材具有良好的焊接性。同时,为了保证钢中的硼不被氮化,必须控制N含量的上限。因此,本发明中将N含量控制在0.0040%~0.0055%。
Ti/N:3.42为钢中Ti、N原子的理想化学配比,当钢中的Ti/N值接近于理想化学配比时,TiN粒子更加细小且分布弥散,对高温奥氏体晶粒的稳定作用最强,Ti/N值过大或过小都将消弱这一作用。为了保证以Ti固N,确保钢中有效B含量,因此,控制钢中的Ti/N>3.5。但当Ti/N>5.5时,TiN粒子粗化,对热影响区的有益作用减弱。因此要控制Ti/N上限。本发明中,将Ti/N控制为:3.5<Ti/N<5.5。
V:V在钢中的作用主要是析出强化作用。其在回火过程中以V(C,N)形式析出并提高钢板的强度。本发明中将V的含量控制在0.02%~0.04%之间。
Ni:Ni可改善母材强度、低温韧性及延伸率。如添加量超过所需的量会使Ceq增大,成本提高,可导致焊接接头的韧性降低和加工性变坏。因此本发明中,将Ni的含量控制为0.15%~0.45%。
Cr:Cr是弱碳化物形成元素,但与Ni、Mo、Cu等复合添加可以提高钢板淬透性,提高钢板强度。如果Cr添加过多,回火或焊接热循环过程中,含铬碳化物在原奥氏体晶界析出并聚集长大,严重损害钢板低温韧性及焊接性。因此,本发明将Cr含量控制在0.25%~0.45%。
Mo:Mo可有效提高母材强度和焊接接头强度,同时能够提高母材高温回火稳定性,Mo含量过高会大大提高合金成本。因此,本发明将Mo含量控制为0.40%~0.54%。
Cu:Cu对提高母材强度有效,相对Ni、Cr、Mo成本较低。Cu在本发明中主要的添加目的是与其它合金元素复合添加提高钢板淬透性。Cu含量添加低于0.20%时,提高淬透性作用微弱,添加量高于0.40%则容易引起连铸坯铜脆。因此,本发明将Cu含量控制在0.20%~0.40%。
Nb:Nb通过微合金化与控轧工艺相结合使母材晶粒充分细化,并且结合析出强化和位错亚结构强化效应,达到提高母材综合性能的目的。同时,在钢板控轧及淬火之后的回火过程中,Nb的碳氮化物起到析出强化作用。为保证母材强度和焊接接头强度,Nb含量应≥0.005%,但Nb≥0.05%时,会使焊接接头韧性变坏,所以将Nb的上限定为0.05%。本发明其含量控制在:0.035%~0.050%。
B:本发明采用含B的低焊接裂纹敏感性钢成分设计。添加B元素,使其以固溶B及Fe3(C、B)、Fe2B、Fe23(C、B)6形态存在。固溶B吸附在晶界,降低晶界能,使先共析铁素体不易形核,延长了先共析铁素体和上贝氏体转变的孕育期,抑止并推迟铁素体转变而提高淬透性。加入微量的B可使贝氏体转变曲线扁平,从而在一个较大的冷速范围内也能获得板条贝氏体组织或板条马氏体组织,使钢种提高强度同时提高低温韧性。
B提高钢种强度的作用是基于其在奥氏体晶界上的偏聚而阻止等轴铁素体在晶界上优先形核,因此,在冶炼时必须控制B含量;如果B以氧化物或氮化物存在于钢中,就丧失了抑制铁素体在晶界上形核的作用。为了提高钢板淬透性得到板条贝氏体或马氏体组织的同时不影响热影响区焊接性能,本发明将B含量控制在0.0017%~0.0027%。
Pcm:Pcm是焊接裂纹敏感性系数,在通常的环境下,焊接施工时如果要保证钢板强度水平同时保证低预热温度焊接不出现裂纹,本发明控制Pcm的范围为:0.23%≤Pcm≤0.26%,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
Ceq:是碳当量值。厚规格800MPa级高强度钢通过添加微量Ti等元素保证母材强度及焊接接头强度,同时要保证钢板良好焊接性,Ceq在本钢种中设计为Ceq<0.54%,计算方法为Ceq(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14。
本发明调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板的制造方法,包括冶炼、连铸、加热、控制轧制、热处理工序。
其中:
(1)冶炼及连铸工艺:采用铁水预处理技术,转炉冶炼,LF+RH炉精炼,[H]<1.5ppm,[O]<10ppm,[N]<60ppm;采用连铸,钢包浇注过热度△T<20℃。控制连铸坯等轴晶率>22%、碳偏析度C(t/2)/C(t/4)<1.15。其中,C(t/2)代表铸坯或钢板厚度1/2处的碳含量,C(t/4)代表铸坯或钢板厚度1/4处的碳含量。
(2)加热工艺:钢坯加热温度1100~1140℃。
(3)轧制工艺:所述轧制工艺采用完全再结晶轧制阶段和非再结晶轧制阶段。完全再结晶轧制阶段温度控制在1050~1115℃,一阶段总压下率为30%~50%,完成动态/静态再结晶,细化奥氏体晶粒。未再结晶轧制阶段温度控制在840~860℃,二阶段总压下率为50%,保证形变形核质点数量。总压缩比:H/h=3~4。H为坯料厚度,h为成品钢板厚度。
(4)热处理工艺:
淬火温度905~915℃,保温时间72~90min;淬火水量Q>8000m3/h。
钢板芯部冷速Vc>10℃/s。
回火温度610~630℃,回火保温时间160~180min。
采用以上热处理工艺可以保证本发明低焊接裂纹敏感性特厚钢板的厚度抗拉强度800MPa级、Kvz(-60℃)平均≥120J,焊接性能良好。
对生产出的钢板采用焊条电弧焊SMAW、气体保护焊GMAW。焊接预热温度105~110℃、热输入(15~30)kJ/cm。焊接HAZ均可以获得800MPa以上抗拉强度以及-60℃的低温韧性平均值180J(Kv2)以上。
本发明工艺设计的理由如下:
控制连铸坯等轴晶率>22%。等轴晶率的大小决定铸坯质量优劣。因后续有再加热、形变及热处理等工艺环节,其大小直接影响钢板最终晶粒度大小及均匀程度。等轴晶率不同程度决定了最终组织细化状况,是工业生产钢板细晶强化及均匀化的前提,本发明中,控制连铸坯等轴晶率>22%。
控制连铸坯碳偏析度C(t/2)/C(t/4)<1.15,实现成分、性能均匀分布。
钢中[H]<1.5ppm,[O]<10ppm,[N]<60ppm的控制非常重要。氢在钢液中的溶解度远大于在固态钢中的溶解度,在钢液凝固过程中,氢会和CO、氮等一起析出,造成皮下气泡,促进中心缩孔和显微孔洞的形成。恶化钢质均匀性,一定程度影响低温韧性水平。钢中氧的危害作用巨大,第一是产生夹杂。钢液凝固时,其中多余的氧与钢中的其它元素结合,以化合物析出,形成钢中的非金属夹杂物。非金属夹杂物的存在破坏基体的均质性,将全面影响钢质的强、韧及塑性。氮的严格控制作用巨大。利用TiN细粒状弥散分布的粒子减轻焊接热影响区脆化,保证钢板母材具有良好的焊接性。同时,保证钢中获得有效硼。钢包浇注过热度△T<20℃,其控制是保证连铸产量和连铸坯质量的关键工艺参数。
加热工艺控制钢坯加热温度1100~1140℃。保证塑性变形需要,同时保证加热温度不过高,保证有效硼含量,从而为后续钢板调质工艺提高钢板淬透性提供保证。
采用控制轧制实现晶粒细化。完全再结晶轧制阶段温度控制在1050~1115℃,一阶段总压下率为30%~50%,完成动态/静态再结晶,细化奥氏体晶粒。未再结晶轧制阶段温度控制在840~860℃,二阶段总压下率为50%,保证形变形核质点数量。
工业淬火控制钢板淬火芯部冷速Vc>10℃/s,达到钢板全厚度板条马氏体/板条贝氏体淬透目的。具体参数淬火温度905~915℃,保温时间72~90min;淬火水量Q>8000m3/h,并且回火温度610~630℃,回火保温时间160~180min。以此工艺获得钢板组织类型是“板条马氏体+板条贝氏体”。钢板通过淬火工艺得到的是“板条马氏体+板条贝氏体”组织,板条平均宽度0.35~0.45μm,平均长度26μm。“板条马氏体+板条贝氏体”在适当高温回火处理后发生了回复及多边形化,通过板条间位错的滑移和攀移,相位差较小的亚晶界合并为相位差较大的亚晶界,使界面能量降低。在贝氏体板条间及板条贝氏体内析出少量微合金元素碳氮化物,阻碍板条进一步长大。“板条马氏体+板条贝氏体”板条束相当于有效晶粒。细化晶粒的结果是晶界数量增多,使塑性变形能力提高并且均匀化。细晶强化不仅来源于控制轧制,也包括组织细化作用。其综合作用保证了钢板的高强度,高塑性变形能力,也保证了钢板的低温韧性。所发明钢板特别适用于大型水电工程压力钢管、蜗壳等制造,可以实现低成本稳定化工业生产。
焊接工艺采用焊条电弧焊SMAW、气体保护焊GMAW。焊接预热温度105~110℃、热输入(15~30)kJ/cm。焊接HAZ均可以获得800MPa以上抗拉强度以及-60℃的低温韧性平均值180J(Kv2)以上。
有益效果:
通过以低碳、低镍、低碳当量、低焊接裂纹敏感性指数为特点的合金组合设计与调质工艺相结合,保证80~100mm厚800MPa级水电钢板高强度、高低温韧性同时,实现降低成本、保证钢板焊接性优良。实现了钢板性价比最高的目标。
附图说明
图1为本发明钢板金相组织图,图中组织为板条马氏体+板条贝氏体。
具体实施方式
本发明涉及的技术问题采用下述技术方案解决:调质型800MPa级低成本易焊接100mm厚钢板及其生产方法,其化学成分质量百分比为:C:0.085%~0.105%;Si:0.15%~0.25%;Mn:0.90%~1.15%;P≤0.011%;S≤0.002%;Ni:0.15%~0.45%;Cr:0.25%~0.45%;Mo:0.40%~0.54%;Cu:0.20%~0.40%;Nb:0.035%~0.050%;Ti:0.015%~0.024%;V:0.020%~0.040%;Als:0.025%~0.045%;B:0.0017%~0.0027%;N:0.0040%~0.0055%,余量为Fe和不可避免的杂质。控制3.5<Ti/N<5.5,0.23%≤Pcm≤0.26%,Ceq<0.54%。连铸坯碳偏析度C(t/2)/C(t/4)<1.15,等轴晶率>22%。铸坯加热温度为1100~1140℃;轧制工艺包含完全再结晶轧制阶段和非再结晶轧制阶段:完全再结晶轧制阶段温度控制在1050~1115℃,总压下率为30%~50%;未再结晶轧制阶段温度控制在840~860℃,总压下率为50%;轧制阶段总压缩比:H/h=3~4,其中,H为坯料厚度,h为成品钢板厚度;淬火温度905~915℃,保温时间72~90min,淬火水量>8000m3/h,钢板芯部冷速>10℃/s;回火温度610~630℃,回火保温时间160~180min;焊接预热温度为105~110℃、热输入(15~30)kJ/cm。
以下实施例用于具体说明本发明内容,这些实施例仅为本发明内容的一般描述,并不对本发明内容进行限制。
本发明实施例的化学成分见表1,本发明实施例的炼钢及连铸工艺见表2、本发明实施例的加热及轧钢工艺见表3、本发明实施例的热处理工艺见表4,本发明实施例的调质态钢板性能见表5,本发明实施例的焊接工艺及钢板性能6。
表1本发明实施例的化学成分
Ceq(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14。
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。
表2本发明实施例的炼钢及连铸工艺
表3本发明实施例的加热及轧钢工艺
表4本发明实施例的热处理工艺
表5本发明实施例的调质态钢板性能(横向厚度1/4处)
表6本发明实施例的焊接工艺及钢板性能
从以上实施例可以得出,本发明调质型易焊接厚板,其SMAW焊接热影响区强度达844MPa以上,GMAW焊接热影响区-60℃冲击功在149J以上,焊接性能优良,无冷裂纹。
Claims (2)
1.一种调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板的生产方法,其特征在于,钢中化学成分按重量百分比为:C:0.085%~0.105%,Si:0.15%~0.22%,Mn:0.90%~1.15%,P≤0.011%,S≤0.002%,Ni:0.15%~0.45%,Cr:0.28%~0.45%,Mo:0.40%~0.54%,Cu:0.32%~0.40%,Nb:0.037%~0.050%,Ti:0.015%~0.024%,V:0.020%~0.030%,Als:0.025%~0.045%,B:0.0017%~0.0027%,N:0.0040%~0.0055%,余量为Fe和不可避免的杂质;控制3.5<Ti/N<5.5,Ceq<0.54%,0.23%≤Pcm≤0.26%,其中,Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B;
钢板的生产工艺为:冶炼、连铸、加热、控制轧制、热处理;
采用铁水预处理技术,转炉冶炼,LF+RH炉精炼,[H]<1.5ppm,[O]<10ppm,[N]<60ppm;采用连铸,钢包浇注过热度△T<20℃,控制连铸坯等轴晶率>22%、碳偏析度C(t/2)/C(t/4)<1.15,其中,C(t/2)代表铸坯或钢板厚度1/2处的碳含量,C(t/4)代表铸坯或钢板厚度1/4处的碳含量;
铸坯加热温度为1100~1140℃;轧制工艺包含完全再结晶轧制阶段和未再结晶轧制阶段:完全再结晶轧制阶段温度控制在1050~1115℃,总压下率为30%~50%;未再结晶轧制阶段温度控制在840~860℃,总压下率为50%;轧制阶段总压缩比:H/h=3~4,其中,H为坯料厚度,h为成品钢板厚度;
淬火温度905~915℃,保温时间72~86min,淬火水量>8000m3/h,钢板芯部冷速>10℃/s;回火温度610~630℃,回火保温时间160~180min。
2.如权利要求1所述的调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板的生产方法,其特征在于,钢板的厚度为80~100mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610503684.6A CN107557662B (zh) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | 调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610503684.6A CN107557662B (zh) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | 调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107557662A CN107557662A (zh) | 2018-01-09 |
CN107557662B true CN107557662B (zh) | 2019-03-22 |
Family
ID=60969045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610503684.6A Active CN107557662B (zh) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | 调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107557662B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110195193B (zh) * | 2018-02-27 | 2021-03-12 | 宝山钢铁股份有限公司 | 低成本、高韧性及优良焊接性800MPa级调质钢板及其制造方法 |
CN109266967A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-25 | 鞍钢股份有限公司 | 一种超低压缩比超厚调质水电钢板及其生产方法 |
CN110157985B (zh) * | 2019-05-31 | 2021-09-21 | 张家港华程机车精密制管有限公司 | 用于履带式起重机弦腹臂的钢板及对其进行的热调质工艺 |
CN111057945B (zh) * | 2019-06-27 | 2021-07-27 | 燕山大学 | 一种500MPa级强韧耐候桥梁钢及其制备方法 |
CN110791702B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-02 | 鞍钢股份有限公司 | 一种焊接性能良好的低屈强比海工钢板及其制造方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100396809C (zh) * | 2005-09-12 | 2008-06-25 | 鞍钢股份有限公司 | 大线能量低焊接裂纹敏感性厚钢板及其生产方法 |
CN100412223C (zh) * | 2006-07-20 | 2008-08-20 | 武汉钢铁(集团)公司 | 具有优良耐蚀性和抗疲劳性的超高强度钢及其制造方法 |
CN101643888B (zh) * | 2009-08-31 | 2010-12-29 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种抗拉强度700MPa级低焊接裂纹敏感性钢及其生产方法 |
CN102021494B (zh) * | 2009-09-23 | 2012-11-14 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种耐候厚钢板及其制造方法 |
CN102409251A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 鞍钢股份有限公司 | 610MPa级低焊接裂纹敏感性特厚钢板及其制造方法 |
CN102011068B (zh) * | 2010-12-13 | 2012-07-25 | 首钢总公司 | 一种800MPa级低屈强比结构钢板及其生产方法 |
CN102691010B (zh) * | 2011-03-23 | 2014-10-01 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种优良塑韧性ht960钢板及其制造方法 |
CN103014545B (zh) * | 2011-09-26 | 2014-12-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种屈服强度900MPa级高强度钢板及其制造方法 |
EP2792761B1 (en) * | 2011-12-15 | 2017-07-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High-strength extra-thick steel h-beam |
CN102676936A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-09-19 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种大线能量焊接用厚钢板 |
TWI463018B (zh) * | 2012-04-06 | 2014-12-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 具優異裂縫阻滯性之高強度厚鋼板 |
CN102732797B (zh) * | 2012-06-14 | 2014-04-23 | 莱芜钢铁集团有限公司 | 一种800MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法 |
CN102766821B (zh) * | 2012-07-31 | 2014-10-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 高强度大线能量焊接用厚钢板 |
CN102796967B (zh) * | 2012-08-31 | 2014-04-16 | 济钢集团有限公司 | 一种800MPa经济型耐腐蚀高强度钢板 |
JP5713135B1 (ja) * | 2013-11-19 | 2015-05-07 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼板 |
CN105506472A (zh) * | 2014-09-26 | 2016-04-20 | 鞍钢股份有限公司 | 560MPa级深海管线用热轧钢板及其生产方法 |
CN104328356A (zh) * | 2014-09-29 | 2015-02-04 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法 |
CN104357755A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种适于低温下使用的大厚度、高强度钢板及其制造方法 |
CN104404387B (zh) * | 2014-10-29 | 2017-04-26 | 江苏沙钢集团有限公司 | 一种超低温高压力服役输送管用钢板及其制造方法 |
CN104532148A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-22 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种800MPa级低焊接裂纹敏感性调质型水电用钢板 |
CN104789892B (zh) * | 2015-03-20 | 2017-03-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有优异低温冲击韧性的低屈强比高强韧厚钢板及其制造方法 |
-
2016
- 2016-06-30 CN CN201610503684.6A patent/CN107557662B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107557662A (zh) | 2018-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114959460B (zh) | 一种低屈强比易焊接耐候桥梁钢及其制造方法 | |
CN109161791B (zh) | 具有优良低温韧性的690MPa级别船舶及海洋工程用钢及其制造方法 | |
CN109082591A (zh) | 125ksi抗硫化氢应力腐蚀高强油套管用钢及其制备工艺 | |
WO2016095720A1 (zh) | 一种屈服强度800MPa级别高强钢及其生产方法 | |
CN107557662B (zh) | 调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法 | |
CN113549828B (zh) | 一种低屈强比超高强海工钢及其制造方法 | |
CN102605280A (zh) | 海洋平台用特厚高强度优良低温韧性钢板及其制造方法 | |
CN103147017A (zh) | 一种高强度优良低温韧性钢板及其制造方法 | |
CN102409260A (zh) | 一种具有良好低温韧性的压力容器用厚板及其生产方法 | |
KR20230113793A (ko) | 다습고온 환경에 대한 내식성을 갖는 해양 공학용 스틸및 그 제조방법 | |
CN101928885A (zh) | 抗硫化氢腐蚀管线用钢及其生产方法 | |
CN109266967A (zh) | 一种超低压缩比超厚调质水电钢板及其生产方法 | |
CN110408840A (zh) | 具有优良焊接接头ctod性能的超高强度海洋工程用钢及其制造方法 | |
CN103469098B (zh) | 一种具有良好抗hic性能的x80管线钢及其生产方法 | |
CN115094322A (zh) | 一种80mm厚690MPa级超高强韧海工钢板及其制备方法 | |
CN108624809A (zh) | 优良的耐海水腐蚀、抗疲劳性能及抗环境脆性的超高强度钢板及其制造方法 | |
CN109097683B (zh) | 一种80mm厚低成本FH420海工钢板及其制造方法 | |
CN106319388A (zh) | 一种80公斤级低预热型高强度钢板及其制造方法 | |
CN102676947B (zh) | 一种焊接结构钢及其制造方法 | |
CN103451561A (zh) | 一种可大热输入量焊接的耐候钢板及其生产方法 | |
CN116377324B (zh) | 一种960MPa级超高强高韧性起重机臂架用无缝钢管及制造方法 | |
CN113832387B (zh) | 一种低成本超厚1000MPa级钢板及其制造方法 | |
CN109112429A (zh) | 具有优良低温韧性的fh550级厚板及其制造方法 | |
CN103160747A (zh) | 低焊接裂纹敏感性离线调质型特厚钢板及其制造方法 | |
CN116815046A (zh) | 一种抗氢致开裂性能优异的fh36海工钢及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |