[发明专利]一种水电工程用易焊接调质高强韧性钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢冶炼技术领域，具体涉及一种水电工程用易焊接调质高强韧性钢板及其生产方法。

背景技术

随着中国现代化水平的提高和社会经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，清洁化、绿色化水电工程发展前景广阔。目前水电开发程度仍然较低，开发率不足17%，市场开发有着巨大的潜力。与此同时将带动国内装备制造、材料、冶金等行业实现长远发展。水电工程环境由于服役环境比较复杂，其对用钢的各项技术指标要求极高，不仅要有高的强韧性能，而且还要有高的低温冲击韧性、良好的延展性、易焊接等性能。从目前的情况看，屈服强度620MPa级以下的水电工程用钢基本实现了国产化，并且占据了水电工程用钢量的75%以上，而690MPa级以上钢板的推广是将来的发展趋势，该厚度、强度级别钢板的成功研制，对于该级别钢板的国产化及进一步应用都具有重要意义。

专利号为CN 101451212B公开了一种高强度钢板及其制备方法，通过对合金成分的合理设计，加上对制备工艺的控制，制得的钢板具有较高的强度和较好的焊接性能。但是这种钢板的低温韧性相对较差，不能满足水电工程复杂环境的使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水电工程用易焊接调质高强韧性钢板及其生产方法，通过优化钢板的成分和制备工艺，以得到强度高、低温韧性好、塑性及焊接性优良，具备良好工艺性能的水电工程建设用钢板。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种水电工程用易焊接调质高强韧性钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.11%~0.14%，Si：0.15%~0.25%，Mn：1.05%~1.45%，P≤0.010%，S≤0.005%，Ni：0.40%~0.50%，Cr：0.40%~0.50%，Mo：0.35%~0.40%，Nb：0.02%~0.04%，V：0.030%~0.050%，Ti：0.015%~0.025%，Al：0.020%~0.040%，余量为Fe和微量不可避免的杂质。

本发明的水电工程用易焊接调质高强韧性钢板的最大厚度为120mm。

同时，本发明的技术方案还采用了一种水电工程用易焊接调质高强韧性钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)   冶炼：将含有以下重量百分比C：0.11%~0.14%，Si：0.15%~0.25%，Mn：1.05%~1.45%，P≤0.010%，S≤0.005%，Ni：0.40%~0.50%，Cr：0.40%~0.50%，Mo：0.35%~0.40%，Nb：0.02%~0.04%，V：0.030%~0.050%，Ti：0.015%~0.025%，Al：0.020%~0.040%组分的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，当钢水的温度达到或超过1650±10℃时，转入VD炉真空脱气处理；

(2)   连铸：采用250~330mm断面连铸坯生产，浇注温度为1535~1545℃，连铸避风堆垛缓冷，缓冷时间24h～48h；

(3)   加热：钢坯最高加热温度为1220~1240℃，均热温度为1200~1220℃，保温5~6小时；

(4)   轧制：采用再结晶区+未再结晶区两个阶段轧制工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为950~1000℃，此阶段单道次压下率为15~25%，累计压下率为35~45%；第二阶段轧制温度为860~900℃，累计压下率为35~50%，得到钢板粗品；

(5)   热堆垛：堆垛温度600~720℃，堆垛时间为48h；

(6)   热处理：对钢板粗品进行910±10℃加热，保温时间15~25min，淬火机在线淬火；回火温度620~650℃，保温时间4.0min/mm回火，得到调质组织为回火索氏体+少量铁素体+少量贝氏体的复合组织成品钢板。

步骤(1)所述的精炼时喂入Al线，真空脱气处理前加入CaSi块≥100kg/炉，真空度不大于66Pa，真空保持时间15~25min，并保证全程吹氩气良好。

步骤(6)所述的淬火机辊速2.0m/min，淬火介质为水，上下集成管水量比0.78。

本发明钢板采用的化学成分设计，C、Mn固溶强化；加入少量的Nb、V、Ti、Al细化晶粒；加入适量Cr、Mo控制少量组织形成；通过后续合理的热处理工艺，得到复合组织，使钢板具有良好的力学性能。

钢板各化学成分在本发明中的作用是：

C：碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响。碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。