专利名称：一种600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺的制作方法
—种600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺技术领域
本发明属于低合金钢领域，特别涉及一种600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺。
背景技术：
水电用钢主要用于厂坝内的引水压力管道、一级肋板、岔管、蜗壳等辅助设施的制造，要求钢板具有足够的强度，良好的塑性，优良的韧性和焊接性能。随着水电站的装机容量和水头等数值越来越大，对钢板提出了更高的要求-使用具有更高强度、更好的低温韧性、更好的焊接性能的钢板，目前国内水电站的压力钢管主要使用600MPa级的钢板， 由于GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》中明确规定，该级别钢板采用调质工艺交货，所以目前国内钢企主要采用调质工艺生产，如舞阳钢铁的WDB620，鞍钢ADB610D等。
如中国专利申请号号200510019165.4公开了一种《大线能量焊接水电站压力管用钢及其生产方法》，采用调质工艺生产出一种500MPa级别的水电站压力钢管用钢。
中国专利公开号CN1932063A公开了一种《高强度低焊接裂纹敏感性厚钢板及其生产方法》，采用在线直接淬火+离线回火工艺生产出抗拉强度> 610MPa的钢板，具有生产工艺简单，成本低等特点，不足之处是在线直接淬火对冷却设备性能要求较高，不能广泛推广。
中国专利公开号CN101096738A公开了《低焊接裂纹敏感性钢板及其生产方法》， 其化学成分质量分数为c ( 0. 07%, S1: 0. 15 0. 40%, Mn:1. 00 1. 60%, P 彡 0. 015%, S^O. 010%, Cr: ^ 0. 30%, N1: ^ 0. 50%, Mo ( 0. 30%, Cu ( 0. 30%, V: ^ 0. 08%, Nb (0. 08%, T1:0. 010 0. 020%,B ^ 0. 003%，采用TMCP+回火工艺生产出抗拉强度彡61OMPa 的钢板，不足之处是采用了三阶段控制轧制工艺，加大了轧制负荷，要求轧机具有较大的扭矩和轧制力。发明内容
针对以上存在的问题及不足，本发明的目的是提供一种抗拉强度大于600MPa，具有良好的塑性、优良的低温冲击韧性和焊接性能的水电压力钢管用钢板，该钢板主要用于水电站压力管道的制造。
本发明的技术方案如下
本发明的钢板的化学成分按重量百分比为C :0. 06 0. 09%、S1:0. 20 0. 40%、 Mn :L 4 L 6%、P :彡 0. 015%、S ^ 0. 005%、Nb:0. 02 0. 04%、N1:0· 20 0. 40%、Cr 0. 10 0. 30%、Mo 0. 10 0. 30%,V 0. 03 0. 05%、T1:0. 01 0. 02%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。
本发明的制备方法、主要工艺参数及原理分析如下
1、冶炼和浇铸
将准备好的低磷(彡0. 015%)、低硫(彡0. 005%)、低氧(彡0. 0040%)、低氮((O. 0060%)优质废钢和计算配好的其他合金加入实验室IOOkg真空冶炼炉，抽真空后启动进行熔化冶炼，待熔化后浇铸到矩形钢模中，浇铸成尺寸为250 X 245 X 260mm的矩形钢坯。
2、加热和轧制
用机械手将钢坯装入高温电阻炉中。加热温度1210°C 1250 °C，总在炉时间> 270min，确保钢坯温度均匀，待钢坯达到加热要求时，用机械手将钢坯送往 Φ 750X 550mm实验轧机。采用两阶段控制轧制工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制。在奥氏体再结晶区轧制时，开轧温度为1200 1230°C，第I 2道次压下量应大于10%，其次至少有I 2道次压下率控制在20 40%，用以充分细化原始奥氏体晶粒；在奥氏体未再结晶区轧制时，开轧温度彡950°C，累积压下率大于60%，目的是为了保证其在未再结晶区有足够的变形量，在变形的奥氏体内有更高密度的位错累计，为铁素体相变提供更有利的形核条件。较大的变形也有利于Nb的碳氮化合物的析出，由于变形诱导析出的作用，较大的道次变形率将有利于析出物的形成并且使其更加细小和弥散，同时，细小和弥散的析出物及其钉扎作用为铁素体提供高密度的形核地点并且阻止其长大和粗化，这对于钢的强度与韧性都起到有利的作用。将终轧温度控制在未再结晶区的低温段，同时该温度区接近相变点Ar3,即终轧温度为810 840°C。
3、冷却
控制轧制结束后，钢板进入加速冷却(Acc)装置,按5 10°C /s以上的冷却速度冷却至600°C以下。由于钢板在轧制过程中积累了密度很高的位错和极高的应变能，高密度的位错将与Nb的析出物Nb(CN)粒子相互作用，在轧制完成至加速冷却的空冷(驰豫) 过程中，这种相互作用促使在奥氏体晶粒内部形成大量细小的多边形位错胞结构，Nb原子在位错墙上的偏聚以及大量微细Nb(CN)在位错胞壁上的析出，稳定了这种具有一定取向差的多边形胞状结构。同时，一个道次的较大变形具有诱导铁素体相变的作用，在这种诱导作用下，Ar3点有所提高，即出现所谓“应变诱导相变”现象，最终得到贝氏体为主的金相组织。
4、回火热处理
根据实验结果确定钢板的最佳回火温度为610 650 V,保温时间为 20min+tX2. 5min/mm,其中t为钢板厚度，单位为mm。
本发明的有益效果为
摒弃了传统的离线调质工艺转而采用TMCP+回火工艺，降低了工序成本，提高了生产效率。通过合理的化学成分设计，并采取上述工艺可以得到一种抗拉强度大于600MPa， 具有良好的塑性、优良的低温冲击韧性和焊接性能的水电压力钢管用钢板。
图1为本发明实施例1`钢板的金相组织图。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些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。
实施例1
按表1所示的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭加热至1232°C，总在炉时间保温300分钟，在实验轧机上进行第一阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为 1214°C，第1 2道次压下量应大于10%，其次至少有1 2道次压下率控制在20 40%， 当轧件厚度为60_时，在辊道上待温至900°C，随后进行第二阶段轧制，即奥氏体未再结晶区轧制。终轧温度为840°C，成品钢板厚度为20mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC) 装置，以5°C /s的速度冷却至590°C，出水后冷床冷却。之后对钢板进行回火热处理，回火温度630°C,保温时间为20min+tX2. 5min/mm,其中t为钢板厚度,单位为mm。最后即可得到所述钢板
实施例2
实施方式同实施例1，其中加热温度为1240°C，总在炉时间保温320分钟，第一阶段轧制的开轧温度为1220°C，中间坯厚度为96mm，第二阶段轧制的开轧温度为892°C，终轧温度为831°C，成品钢板厚度为38mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，以5°C / s的速度冷却至589°C，出水后冷床冷却。之后对钢板进行回火热处理，回火温度630°C，保温时间为20min+tX2. 5min/mm,其中t为钢板厚度,单位为mm。最后即可得到所述钢板
实施例3
实施方式同实施例1，其中加热温度为1233°C，总在炉时间340分钟；第一阶段轧制的开轧温度为1218°C，中间坯厚度为100mm;第二阶段轧制的开轧温度为892°C，终轧温度为821°C，成品钢板厚度为50mm;轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，以5°C/s的速度冷却至558°C，出水后冷床冷却。之后对钢板进行回火热处理，回火温度610°C，保温时间为20min+tX2. 5min/mm,其中t为钢板厚度,单位为mm。最后即可得到所述钢板
表I本发明实施例1 3的化学成分(wt%)
权利要求
1.一种600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比为 C 0. 06 O. 09%、Si 0. 20 O. 40%、Mn :1· 4 1. 6%、P :彡 O. 015%、S (O. 005%、Nb:O. 02 O. 04%、N1:0. 20 O. 40%、Cr :0. 10 O. 30%、Mo :0. 10 O. 30%、V O.03 O. 05%、T1:O. 01 O. 02%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺，其特征在于 按照权利要求1所述的的化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭，将钢锭制造成所述钢板的方法如下1)、加热和轧制(a)、在加热过程中，加热温度为1210°C 1250°C，总在炉时间彡270min,(b)、轧制轧制分为第一阶段和第二阶段轧制第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1200 1230°C，第I 2道次压下量应大于10%，其余至少有I 2道次压下率控制在20 40% ；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度< 950°C，轧制过程中，累积压下率大于 60%，终轧温度为810 8400C ；2)、冷却在冷却过程中，钢板进入加速冷却装置，以彡5°C /s的速度冷却至600°C以下。3)、回火热处理钢板回火温度控制在610 650°C，保温时间为20min+tX2. 5min/mm,其中t为钢板厚度，单位为mm。
全文摘要
本发明提供了一种600MPa级水电压力钢管用钢板的生产工艺，所述钢板的化学成分按重量百分比为C0.06～0.09%、Si0.20～0.40%、Mn1.4～1.6%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb0.02～0.04%、Ni0.20～0.40%、Cr0.10～0.30%、Mo0.10～0.30%、V0.03～0.05%、Ti0.01～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。采用低碳微合金化设计，控制轧制控制冷却(TMCP)+回火工艺(T)，最终获得了以回火贝氏体为主的金相组织，从而获得了强度、塑性、韧性和焊接性的良好匹配，同时降低了生产成本，提高了生产效率。该钢板主要用于水电站压力管道的制造。
文档编号C22C38/58GK103045965SQ20121057874
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者杨雄, 史文义, 王海明, 李海英, 康利明, 刘莉, 张辉 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司