一种以轧代锻生产大厚度Mn-Ni-Mo调质钢板及其生产方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202311671293.1 | 申请日 | 2023-12-07 | 公开(公告)号 | CN117867377A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 舞阳钢铁有限责任公司; | 发明人 | 吴涛; 吝章国; 龙杰; 庞辉勇; 韦明; 刘生; 林明新; 孔祥丽; 张海军; 石莉; 谢东; 李肖; 杨少华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质 钢 板，包括以下 质量 百分含量的成分：C 0.14%~0.2%，Si 0.1%~0.2%，Mn1.35%~1.5%，Ni 0.6%~0.9%，Mo 0.4%~0.5%，Al 0.015%~0.03%，P≤0.01%，S≤0.003%，H≤0.6ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还涉及钢板的生产方法，包括以下工序： 冶炼 、电渣 重熔 、电渣锭加热、 轧制 、扩氢 退火 和 热处理 。本发明保证钢板一定的淬透性，保证钢板合适的强韧性匹配，另外通过电渣二次重熔，进一步去除钢中夹杂物，保证钢板致 密度 ，后部工序通过差温轧制和扩氢退火等保证内部质量，钢板内部直探和斜探伤满足锻件JB/T5000.15‑2007一级要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板，其特征在于，包括以下质量百分含量的成分：C 0.14% 0.2%，Si 0.1% 0.2%，Mn1.35% 1.5%，Ni 0.6% 0.9%，Mo 0.4% 0.5%，Al ~ ~ ~ ~ ~ |
||||||
| 说明书全文 | 一种以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板及其生产方法技术领域[0001] 本发明涉及钢板技术领域，具体涉及到一种以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢及其生产方法。 背景技术[0002] 大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板广泛用于第四代核电高温气冷堆支撑座立板、堆芯环带、水电站水轮机组底座等制造，内部要求质量高，不能出现2mm以上单点当量缺陷，一般均采用锻件生产保证内部探伤质量。采用常规冶炼、轧制方式生产的大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板，因疏松、偏析等问题，探伤质量不稳定，很难满足锻件JB/T5000.15‑2007一级探伤要求。 [0003] 另外随着钢板厚度的增加，轧制内部渗透变形不足，淬火冷却冷速不够，导致性能难以满足技术要求，尤其是核电领域需要加做落锤RTNDT，且大部分要求在板厚四分之一处做落锤实验，进一步加剧生产难度。 发明内容[0004] 本发明提供一种以轧代锻的大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板和生产方法，以解决现有技术难满足锻件JB/T5000.15‑2007一级探伤要求的问题。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板，其特征在于，包括以下质量百分含量的成分：C 0.14% 0.2%，Si 0.1% 0.2%，Mn1.35% 1.5%，Ni 0.6% 0.9%，Mo 0.4% 0.5%，Al ~ ~ ~ ~ ~ 0.015% 0.03%，P≤0.01%，S≤0.003%，H≤0.6ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。 ~ [0006] 优选的，所述钢板最大厚度为300mm。 [0007] 本发明钢板采用的化学成分设计原理为：以适量的碳、锰固溶强化，加入Mo、Ni提高钢板低温韧性与一定的淬透性。另外选用优质废钢和铁水，控制残余元素含量。各组分及含量在本发明中的作用如下所述：C：对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响，碳通过间隙固溶可显著提高钢板强度，但碳含量过高时会影响钢的焊接性能及韧性。 [0010] P和S：在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，S降低钢的延展性和韧性，在轧制时会造成裂纹，因此应尽量减少P和S在钢中的含量。 [0011] Ni：对钢板的强度和塑性均略有提高，但低温冲击韧性提高幅度较大，这是由于Ni在钢中只形成固溶体，而且固溶体强化作用不明显，而主要是通过在塑性变形时增加晶格滑移面来提高材料塑性，Ni还可以提高合金钢的淬透性，并能改善钢在低温下的韧性，使韧脆转变温度下降。 [0012] Mo：对钢板强度、塑性和低温冲击韧性均有较大提高，这是由于Mo固溶于铁素体和奥氏体时，可使钢的C曲线右移，从而显著提高钢的淬透性，而且Mo能显著提高钢的再结晶温度，提高回火稳定性，当形成Mo的碳化物时，可起到弥散强化作用。 [0014] H：钢中氢含量高时容易引起发裂，进而引起钢材的强度、塑性、冲击韧性降低，称之为“氢脆”。另外容易产生白点，造成探伤点密缺陷，此外容易造成层状断口，含有铬镍或铬镍钼的合金钢比碳素钢的层状断口要严重。 [0016] 优选的，冶炼工序包括电炉冶炼、LF精炼和VD真空精炼及连铸获得铸坯，具体过程为：钢和合金冶炼，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1570℃及以上转入VD炉真空脱气处理，连续浇钢获得连铸坯；LF精炼工序：LF精炼时间不小于50分钟，66.6pa以下真空度抽真空时间不低于30分钟； VD真空精炼工序：冶炼选用废钢和铁水，控制残余元素质量含量：B≤0.0005%，As≤0.010%，Sb≤0.002%，Co≤0.02%，V≤0.01%，Nb≤0.01%，Cu≤0.10%。 [0017] 真空处理后进行连续浇钢，获得连铸坯。 [0018] 优选的，电渣重熔工序：以连铸坯为自耗电极，采用五元渣系进行重熔，重熔前对渣进行烘烤，烘烤温度300℃，时间10小时，熔速控制在≤22千克/分钟，抽抽锭为35‑40吨扁3 3 电渣锭，用980mm厚扁型结晶器，结晶器内部通水冷却，其中宽面水量60m/h，窄面30m /h；钢板轧制压缩比大于3； 电渣锭脱模后带温清理，采用火焰枪进行表面清理，带温温度不低于150℃，清理后入均热炉加热。 [0020] 优选的，电渣锭加热工序：电渣钢锭加热最高温度1260℃，均热温度1240℃，950℃以下控制升温速度≤100℃/h，升温过程中分别升至700℃和950℃保温2小时，降低钢锭热应力和组织应力，1240 1260℃保温≥15小时，总加热时间不低于32小时。~ [0021] 优选的，所述轧制工序：采用差温轧制工艺，I阶段轧制温度950 1200℃，单道次压~下量为10% 20%，累计压下率30% 60%，然后进行晾钢并用高压水去除钢板表面氧化铁皮；II~ ~ 阶段轧制开轧温度为850 880℃，累计压下率为30% 50%。 ~ ~ [0022] 优选的，扩氢退火工序：钢板轧后及时入缓冷坑进行扩氢退火，入炉温度不低于350℃，以50℃/h升温速度升至580±10℃，保温96小时，然后≤50℃/h速度降温至300℃出炉。 [0023] 优选的，热处理工序：采用两次淬火工艺，第一次加热温度930±10℃，保温2min/3 mm，淬火在辊底式厚板淬火机冷却，水量不低于5000m/h，水温≤26℃，摇摆时间1小时，钢板出水后返红温度不大于40℃；第二次淬火加热温度780±10℃，冷却执行第一次淬火工艺，回火在车底炉回火，加热温度640±10℃，保温时间3min/mm。 [0024] 本发明方法所述电渣重熔工序，通过电渣重熔，钢液得到进一步净化，减少夹杂物和偏析，电渣重熔结晶过程能够减少钢板的各向异性，内部更加致密，另外采用980mm结晶器，最大轧制厚度300mm钢板，压缩比大于3，能够使轧制变形渗透到钢板心部，有利于大厚钢板探伤。 [0025] 本发明方法所述轧制工序，电渣锭加热在700℃和950℃设置保温平台，能够降低电渣锭热应力和组织应力，减少裂纹风险，另外轧制采用晾钢差温轧制，使钢板形成由表及里的温度梯度，在II阶段轧制时形成由表及里的变形抗力梯度，从而使钢板轧制变形渗透至心部，压合心部疏松、缩孔缺陷。 [0026] 本发明方法所述扩氢退火工序，通过缓冷坑扩氢退火处理，预防钢板白点产生，避免探伤点密缺陷。 [0028] 本发明方法具有以下优点：本钢板成分设计合理，通过适量的碳、锰固溶强化，以及镍、钼等元素，保证钢板一定的淬透性，保证钢板合适的强韧性匹配，另外通过电渣二次重熔，进一步去除钢中夹杂物，保证钢板致密度，后部工序通过差温轧制和扩氢退火等保证内部质量，钢板内部直探和斜探伤满足锻件JB/T5000.15‑2007一级要求，夹杂物A+B+C+D总量控制在2.0级以内。 [0029] 钢板最大厚度300mm，内部质量满足锻件探伤一级标准，钢板进行斜探伤也合格，满足技术要求。 [0030] 钢板力学性能板厚1/4处横向‑20℃冲击功180J以上，落锤实验无塑性转变温度≤‑20℃，钢板厚拉Z向抗层状撕裂性能面缩40%以上，满足Z35标准。 [0031] （3）钢板H含量低，且P、S含量低，纯净度高，总夹杂物含量之和小于2.0。实施方式 [0032] 为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 [0033] 下面结合具体实例对本发明进一步详细的说明。 [0034] 实施例1本以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板厚度为300mm，其化学成分的质量百分比含量为C 0.14%、Si 0.15%、Mn 1.5%、Ni 0.85%、Mo 0.46%、Al 0.02%、P 0.01%、S0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。 [0035] 本以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板生产方法采用下述具体工艺步骤：冶炼工序：选用优质废钢和合金冶炼，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，LF精炼时间为60min，钢水温度达到1570℃转入VD炉真空脱气处理；真空度66.6pa，真空保持时间30分钟。 [0036] VD真空精炼工序：冶炼选用废钢和铁水，控制残余元素质量含量：B 0.0005%，As 0.005%，Sb 0.002%，Co 0.01%，V 0.003%，Nb 0.01%，Cu 0.07%。 [0037] 真空处理后进行连续浇钢，获得连铸坯。 [0038] （2）电渣重熔工序：以200mm厚连铸坯通过叠加点焊一起两块作为自耗电极，采用五元渣系和980mm厚结晶器，熔速21千克/分钟，抽锭为35吨扁电渣锭，下线后及时清理，钢锭清理温度150℃。 [0039] （3）电渣锭加热工序：将钢锭进行加热，950摄氏度以下升温速度80℃/h，且分别在700℃和950℃保温2小时，950℃以上升温速度120℃/h，加热至最高温度1260℃，均热温度 1260℃，保温（均热）15小时，总加热时间32小时。 [0040] （4）轧制工序：采用差温轧制工艺，即分成两阶段轧制：I阶段轧制的轧制温度为950℃ 1200℃，其中开轧温度为1050℃，终轧温度为980℃，此阶段单道次压下量为10%~ ~ 20%，累计压下率为51%，然后进行晾钢，晾钢厚度1.6t，t为钢板厚度，并借助高压水降低钢板表面温度，使钢板形成由表及里的温度梯度；II阶段开轧温度860℃，终轧温度840℃。累计压下率为37.5%。 [0041] （5）扩氢退火工序：钢板轧制后及时进行扩氢退火，入炉温度360℃，以50℃/h升温速度升至590℃，保温96小时，然后45℃/h速度降温至300℃出炉。 [0042] （6）热处理工序：淬火采用两次淬火工艺，第一次加热温度920℃，保温2min/mm，淬3 火在辊底式厚板淬火机冷却，水量5100m/h，水温18℃，摇摆时间1小时，钢板出水后返红温 3 度40℃。第二次淬火加热温度790℃，冷却水量5150m /h，水温20℃，摇摆1小时，钢板出水后返红28℃。回火在车底炉进行，加热温度650℃，保温时间3min/mm。 [0043] 钢板内部质量满足锻件探伤一级标准，钢板进行斜探伤也合格，满足技术要求。钢板力学性能板厚1/4处横向‑20℃冲击功210J，落锤实验无塑性转变温度‑20℃，钢板厚拉Z向抗层状撕裂性能面缩50%，满足Z35标准。钢板氢含量低为0.6ppm，钢板纯净度高，总夹杂物含量之和小于1.5。实施例2 [0044] 本以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板厚度为300mm，其化学成分的质量百分比含量为C 0.2%、Si 0.2%、Mn 1.35%、Ni 0.9%、Mo 0.40%、Al 0.03%、P 0.007%、S0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。 [0045] 本以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板生产方法采用下述具体工艺步骤：冶炼工序：选用优质废钢和合金冶炼，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，LF精炼时间为50min,钢水温度达到1573℃转入VD炉真空脱气处理；真空度66.6pa，真空保持时间35分钟。 [0046] VD真空精炼工序：冶炼选用废钢和铁水，控制残余元素质量含量：B 0.0004%，As 0.03%，Sb 0.001%，Co 0.016%，V 0.01%，Nb 0.003%，Cu 0.03%。 [0047] 真空处理后进行连续浇钢，获得连铸坯。 [0048] （2）电渣重熔工序：以200mm厚连铸坯通过叠加点焊一起两块作为自耗电极，采用五元渣系和980mm厚结晶器，熔速20千克/分钟，抽锭为38吨扁电渣锭，下线后及时清理，钢锭清理温度210℃。 [0049] （3）电渣锭加热工序：将钢锭进行加热，950摄氏度以下升温速度100℃/h，且分别在700℃和950℃保温2小时，950℃以上升温速度110℃/h，加热至最高温度1260℃，均热温度1240℃，保温（均热）15小时，总加热时间32小时。 [0050] （4）轧制工序：采用差温轧制工艺，即分成两阶段轧制：I阶段轧制开轧温度为1200℃，终轧温度为990℃，此阶段单道次压下量为10% 20%，累计压下率为60%，然后进行晾钢，~晾钢厚度1.43t，t为钢板厚度，并借助高压水降低钢板表面温度，使钢板形成由表及里的温度梯度；II阶段开轧温度850℃，终轧温度830℃。累计压下率30%。 [0051] （5）扩氢退火工序：钢板轧制后及时进行扩氢退火，入炉温度350℃，以50℃/h升温速度升至580℃，保温96小时，然后50℃/h速度降温至300℃出炉。 [0052] （6）热处理工序：淬火采用两次淬火工艺，第一次加热温度940℃，保温2min/mm，淬3 火在辊底式厚板淬火机冷却，水量5000m/h，水温26℃，摇摆时间1小时，钢板出水后返红温 3 度30℃。第二次淬火加热温度780℃，冷却水量5150m /h，水温20℃，摇摆1小时，钢板出水后返红28℃。回火在车底炉进行，加热温度630℃，保温时间3min/mm。 [0053] 钢板内部质量满足锻件探伤一级标准，钢板进行斜探伤也合格，满足技术要求。钢板力学性能板厚1/4处横向‑20℃冲击功230J，落锤实验无塑性转变温度‑20℃，钢板厚拉Z向抗层状撕裂性能面缩55%，满足Z35标准。钢板氢含量低为0.5ppm，钢板纯净度高，总夹杂物含量之和小于1.0。实施例3 [0054] 本以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板厚度为300mm，其化学成分的质量百分比含量为C 0.17%、Si 0.1%、Mn 1.4%、Ni 0.6%、Mo 0.5%、Al 0.015%、P 0.006%、S0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。 [0055] 本以轧代锻生产大厚度Mn‑Ni‑Mo调质钢板生产方法采用下述具体工艺步骤：冶炼工序：选用优质废钢和合金冶炼，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，LF精炼时间为55min,钢水温度达到1575℃转入VD炉真空脱气处理；真空度66.6pa，真空保持时间32分钟。 [0056] VD真空精炼工序：冶炼选用废钢和铁水，控制残余元素质量含量：B 0.0002%，As 0.010%，Sb 0.001%，Co 0.02%，V 0.006%，Nb 0.005%，Cu 0.10%。 [0057] 真空处理后进行连续浇钢，获得连铸坯。 [0058] （2）电渣重熔工序：以200mm厚连铸坯通过叠加点焊一起两块作为自耗电极，采用五元渣系和980mm厚结晶器，熔速22千克/分钟，抽锭为40吨扁电渣锭，下线后及时清理，钢锭清理温度230℃。 [0059] （3）电渣锭加热工序：将钢锭进行加热，950摄氏度以下升温速度50℃/h，且分别在700℃和950℃保温2小时，950℃以上升温速度130℃/h，加热至最高温度1260℃，均热温度 1250℃，保温（均热）17小时，总加热时间35小时。 [0060] （4）轧制工序：采用差温轧制工艺，即分成两阶段轧制：I阶段轧制开轧温度为950℃，终轧温度为920℃，此阶段单道次压下量为10% 20%，累计压下率为30%，然后进行晾钢，~晾钢厚度2.0t，t为钢板厚度，并借助高压水降低钢板表面温度，使钢板形成由表及里的温度梯度；II阶段开轧温度880℃，终轧温度845℃，累积下压率50%。 [0061] （5）扩氢退火工序：钢板轧制后及时进行扩氢退火，入炉温度370℃，以50℃/h升温速度升至570℃，保温96小时，然后45℃/h速度降温至300℃出炉。 [0062] （6）热处理工序：淬火采用两次淬火工艺，第一次加热温度930℃，保温2min/mm，淬3 火在辊底式厚板淬火机冷却，水量5250m/h，水温25℃，摇摆时间1小时，钢板出水后返红温 3 度36℃。第二次淬火加热温度770℃，冷却水量5160m /h，水温26℃，摇摆1小时，钢板出水后返红38℃。回火在车底炉进行，加热温度635℃，保温时间3min/mm。 [0063] 钢板内部质量满足锻件探伤一级标准，钢板进行斜探伤也合格，满足技术要求。钢板力学性能板厚1/4处横向‑20℃冲击功235J，落锤实验无塑性转变温度‑20℃，钢板厚拉Z向抗层状撕裂性能面缩45%，满足Z35标准。钢板氢含量低为0.4ppm，钢板纯净度高，总夹杂物含量之和小于1.0。 [0064] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈