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CN114622073B - 一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法 - Google Patents

一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，主要解决的技术问题是提高含硼钢低温冲击韧性及其稳定性，即在常规调质处理(淬火+高温回火)工艺的基础上增加一次亚温淬火工艺来改善钢板的低温冲击韧性，采用本发明生产的钢板具有优异的低温冲击韧性，‑40℃下横向冲击功：181J～225J，满足用户的技术要求，且冲击性能稳定性提升。

Description

一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法
技术领域
本发明涉及冶金板材生产技术领域，尤其涉及一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法。
背景技术
水力发电作为清洁能源，具有可再生、无污染、运行费用低、便于进行电力调峰等特点，有利于提高资源利用率。在传统能源日益紧张的情况下，世界各国普便优先大力开发水电，利用水资源。随着国家大型水电工程的大力发展及水电站的装机容量和水头等数值越来越大，用于制造大型水电站压力管道、肋板、岔管和蜗壳等专用水电钢向高强度大厚度方向发展，为使钢板性能均匀稳定各大钢厂基本采用调质工艺生产水电用钢，随着钢板厚度的增加，其淬透性逐渐减弱，钢板强度难以满足标准要求。为了提高厚钢板的淬透性，通常添加微量的硼元素来提高淬透性。随着硼元素的添加，钢板的强度大幅提升，但是低温冲击韧性明显降低，甚至不满足标准要求。如何提高含硼钢的低温冲击韧性亟待解决。亚温淬火，即钢板在两相区温度保温适当时间进行淬火，淬火后组织为马氏体+少量铁素体。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，在常规调质处理(淬火+高温回火)工艺的基础上增加亚温淬火工艺来提高钢板的低温冲击韧性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，包括：
(1)首先对来料铁水进行脱硫预处理，脱硫后扒渣，保证脱硫后铁水尽可能少的带渣，保证预处理后S含量≤0.005％；
(2)转炉冶炼，采用自产低硫废钢，镍板合金随废钢一同加入，转炉底吹气体采用全程吹氩模式，保证出钢温度≥1620℃；
(3)LF炉外精炼+RH真空脱气，LF精炼保证白渣形成时间，渣白后加入铌铁、铬铁、钼铁调整到目标成分；RH精炼阶段主要对钢水进行脱气、促进夹杂上浮，保证纯脱气时间大于5分钟，真空处理20分钟后复压破真空进行钙处理，并且在钙处理结束后，要保证软吹时间≥10min；
(4)板坯连铸，拉速控制在0.80～1.2m/min，采用电磁搅拌和轻压下保证铸坯质量；
(5)板坯加热，严格控制板坯在炉时间、均热时间及出炉温度，保证奥氏体均匀化和合金成分充分固溶，同时避免晶粒过分长大；在炉时间240～300min，均热时间30～60min，出炉温度1200±20℃；
(6)一次除磷、轧制和冷却，板坯出炉后进行一次除磷，保证高压水嘴正常开启无堵塞，除磷压力不小于20MPa；粗轧以尽可能少的道次完成展宽，单道次相对压下率至少2道控制在14％以上，粗轧保证再结晶区轧制，充分细化奥氏体晶粒，终轧温度不小于1050℃；精轧开轧温度不大于950℃，至少2道次相对压下率14％以上，保证未再结晶区轧制，为后续相变做组织和能量准备，精轧的终轧温度设定为810℃～850℃；冷却模式采用二级系统自学习计算结果，终冷温度为630℃～650℃；
(7)常规调质热处理工艺：淬火温度910℃～920℃，保温时间20min；回火温度600℃～620℃，保温时间20min～40min；
(8)增加亚温淬火热处理工艺，即在常规淬火中增加亚温淬火，随后进行高温回火：淬火温度910℃～920℃，保温时间20min，亚温淬火温度865℃～875℃，保温时间20min；回火温度600℃～620℃，保温时间20～40min。
进一步的，所述含硼钢的化学成分按质量百分比计算为C：≤0.08％，Si：≤0.30％，Mn：≤1.50％，P：≤0.010％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.040％，Nb:≤0.060％，Ti:≤0.030％，V：≤0.050％，Cr:≤0.50％，Mo：≤0.50％，Ni：≤0.6％，Cu≤0.5％，B≤0.0030％，其余为Fe及不可避免夹杂。
进一步的，钢板成品厚度20.0mm，热处理工艺：淬火温度910℃，保温时间20min，亚温淬火温度865℃，保温时间20min，回火温度620℃，保温时间20min。
进一步的，钢板成品厚度56.0mm，热处理工艺：淬火温度910℃，保温时间20min，亚温淬火温度870℃，保温时间20min，回火温度620℃，保温时间30min。
进一步的，钢板成品厚度70.0mm，热处理工艺：淬火温度920℃，保温时间20min，亚温淬火温度875℃，保温时间20min，回火温度600℃，保温时间30min。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
采用本发明的方法生产的钢板组织均匀细小，晶粒度约13级，显微组织为回火索氏体+少量铁素体+微量残余奥氏体，具有优异的低温冲击韧性，且各项性能均满足用户的技术要求。且采用本发明方法制备的钢板可满足更高强度更大厚度水电用钢的需求，具有广阔的市场前景。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为对比例冲击断口形貌；
图2为实施例2冲击断口形貌。
具体实施方式
以下通过具体对比例和实施例对本发明作更详细的描述。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。
本发明旨在常规调质处理(淬火+高温回火)工艺的基础上增加一次亚温淬火工艺来改善钢板的低温冲击韧性，故本发明对比例和实施例钢板化学成分相同，具体见表1。同时由于对比例与实施例调质热处理前工艺路线基本一致，故不再赘述，以下只对调质热处理工艺及增加亚温淬火工艺进行描述。
对比例
钢板成品厚度38.0mm，调质热处理工艺参数：淬火温度910℃，保温20min，回火温度620℃，保温时间30min。(板厚1/4处取样进行力学性能检测)。
实施例1
钢板成品厚度20.0mm，热处理工艺：淬火温度910℃，保温时间20min，亚温淬火温度865℃，保温时间20min，回火温度620℃，保温时间20min。(钢板全厚度取样进行力学性能检测)。
实施例2
钢板成品厚度56.0mm，热处理工艺：淬火温度910℃，保温时间20min，亚温淬火温度870℃，保温时间20min，回火温度620℃，保温时间30min。(板厚1/4处取样进行力学性能检测)。
实施例3
成品厚度70.0mm，热处理工艺：淬火温度920℃，保温时间20min，亚温淬火温度875℃，保温时间20min，回火温度600℃，保温时间30min。(板厚1/4处取样进行力学性能检测)。
表1本发明对比例和实施例的化学成分(wt％)
C Si Mn P S Alt Nb Ti V Cr Mo Ni Cu B
0.075 0.25 1.34 0.008 0.005 0.045 0.040 0.019 0.045 0.45 0.36 0.50 0.19 0.0015
对比例和本发明实施例的钢板进行力学性能检验，检验结果见表2。
表2本发明对比例和实施例的力学性能
由表2数据可知，对比例和实施例的屈服强度、抗拉强度、延伸率及180℃冷弯性能指标均能满足用户技术要求。但对比例-40℃横向低温冲击功较低，不满足标准要求，且冲击功数值稳定性差；采用本发明(实施例1～3)生产的钢板-40℃横向低温冲击功较高，满足技术要求，冲击功数值稳定性好。
图1和2分别为本发明对比例和实施例2钢板的冲击断口形貌，可见，对比例冲击断口呈解理状，属脆性断裂，冲击功较低；实施例2冲击断口呈韧窝状，属韧性断裂，冲击功较高。
本发明所要解决的技术问题是提高含硼钢低温冲击韧性及其稳定性，即在常规调质处理(淬火+高温回火)工艺的基础上增加一次亚温淬火工艺来改善钢板的低温冲击韧性。采用本发明生产的钢板具有优异的低温冲击韧性，-40℃下横向冲击功：181J～225J，满足用户的技术要求，且冲击性能稳定性提升。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，其特征在于，包括：
（1）首先对来料铁水进行脱硫预处理，脱硫后扒渣，保证脱硫后铁水尽可能少的带渣，保证预处理后S含量≤0.005%；
（2）转炉冶炼，采用自产低硫废钢，镍板合金随废钢一同加入，转炉底吹气体采用全程吹氩模式，保证出钢温度≥1620℃；
（3）LF炉外精炼+ RH真空脱气，LF精炼保证白渣形成时间，渣白后加入铌铁、铬铁、钼铁调整到目标成分；RH精炼阶段主要对钢水进行脱气、促进夹杂上浮，保证纯脱气时间大于5分钟，真空处理20分钟后复压破真空进行钙处理，并且在钙处理结束后，要保证软吹时间≥10min；
（4）板坯连铸，拉速控制在0.80~1.2m/min，采用电磁搅拌和轻压下保证铸坯质量；
（5）板坯加热，严格控制板坯在炉时间、均热时间及出炉温度，保证奥氏体均匀化和合金成分充分固溶，同时避免晶粒过分长大；在炉时间240~300min，均热时间30~60min，出炉温度1200±20℃；
（6）一次除磷、轧制和冷却，板坯出炉后进行一次除磷，保证高压水嘴正常开启无堵塞，除磷压力不小于20MPa；粗轧以尽可能少的道次完成展宽，单道次相对压下率至少2道控制在14%以上，粗轧保证再结晶区轧制，充分细化奥氏体晶粒，终轧温度不小于1050℃；精轧开轧温度不大于950℃，至少2道次相对压下率14%以上，保证未再结晶区轧制，为后续相变做组织和能量准备，精轧的终轧温度设定为810℃~850℃；冷却模式采用二级系统自学习计算结果，终冷温度为630℃~650℃；
（7）常规调质热处理工艺：淬火温度910℃~920℃，保温时间20min；回火温度600℃~620℃，保温时间20 min~40min；
（8）增加亚温淬火热处理工艺，即在常规淬火中增加亚温淬火，随后进行高温回火：淬火温度910℃~920℃，保温时间20min，亚温淬火温度865℃~875℃，保温时间20min；回火温度600℃~620℃，保温时间20~40min；
所述含硼钢的化学成分按质量百分比计算为C：≤0.08%，Si：≤0.30%，Mn：≤1.50%，P：≤0.010%，S≤0.005%，Alt：0.020~0.040%，Nb: ≤0.060%，Ti: ≤0.030%，V：≤0.050%，Cr:≤0.50%，Mo：≤0.50%，Ni：≤0.6%，Cu≤0.5%，B≤0.0030%，其余为Fe及不可避免夹杂。
2.根据权利要求1所述的利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，其特征在于，钢板成品厚度20.0mm，热处理工艺：淬火温度910℃，保温时间20min，亚温淬火温度865℃，保温时间20min，回火温度620℃，保温时间20min。
3.根据权利要求1所述的利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，其特征在于，钢板成品厚度56.0mm，热处理工艺：淬火温度910℃，保温时间20min，亚温淬火温度870℃，保温时间20min，回火温度620℃，保温时间30min。
4.根据权利要求1所述的利用亚温淬火提高含硼钢低温冲击韧性的方法，其特征在于，钢板成品厚度70.0mm，热处理工艺：淬火温度920℃，保温时间20min，亚温淬火温度875℃，保温时间20min，回火温度600℃，保温时间30min。
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