本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板及其生产方法。
背景技术：
发展核能对于中国突破资源环境的瓶颈性制约至关重要。核能的特征决定了其无可替代的作用，将成为中国未来可持续能源体系中的重要支柱。核电厂址可能面临的极端自然灾害，如龙卷风或飞机撞击。在我国核电进入新时期的大环境下，为抵御外力破坏，在严重事故情况下防止放射性外泄，力争减少核电事故概率，开发高性能核电钢板，抢占核电钢板原材料市场具有一定的社会效益和经济效益。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板；本发明还提供一种36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13～0.16%，si：0.15～0.40%，mn：1.35～1.55%，p≤0.008%，s≤0.005%，nb：0.020～0.030%，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13～0.16%，si：0.15～0.40%，mn：1.35～1.55%，p≤0.008%，s≤0.005%，nb：0.020～0.030%，cr≤0.10%，ni≤0.10%，cu≤0.08%，mo≤0.08%，v≤0.02%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev≤0.42%，碳当量的计算公式为：c+mn/6+（cr+mo+v）5+(ni+cu)/15。
本发明钢板的化学成分设计除符合要求外，添加一定量的微合金nb元素。其中，c含量为0.13～0.16%，c主要与其他元素形成碳化物，起组织强化和析出强化的作用，使钢板强度增加，适当的c含量在强度增加的同时，不会影响钢板塑性。mn的含量在1.35～1.55%，mn主要起固溶强化和降低相变温度，提高钢板强度及韧性的作用；主要作用是增大奥氏体的过冷度，从而细化组织，取得强化效果；提高低温冲击韧性和降低冷脆转变温度。nb含量在0.020～0.030%起到细化晶粒，提高各项性能指标作用。杂质元素p、s等含量下限不做限制，在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净。
本发明所述钢板厚度为16～40mm。
本发明所述钢板机械性能：屈服强度≥345mpa，抗拉强度470～630mpa，延伸率≥30%，20℃平均冲击功≥150j。
本发明还提供了一种36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板的生产方法，所述方法包括冶炼、轧制、热处理工序；所述冶炼工序，出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13～0.16%，si：0.15～0.40%，mn：1.35～1.55%，p≤0.008%，s≤0.005%，nb：0.020～0.030%，cr≤0.10%，ni≤0.10%，cu≤0.08%，mo≤0.08%，v≤0.02%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev≤0.42%；所述热处理工序，采取正火+回火热处理工艺。
本发明所述冶炼工序，包括电炉冶炼、lf炉精炼和vd真空处理过程；在冶炼过程中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入si-ca线或ca线2～3kg/t钢。
本发明所述冶炼工序，总精炼时间≥55min，有效精炼时间≥30min；vd真空处理时，真空度≤66pa，真空保持时间≥20min，降低钢水的气体含量，保证钢坯的致密度。
本发明所述轧制工序，采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1050～1160℃，ⅱ阶段开轧温度≤950℃，终轧温度≥750℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为20～30mm。
本发明所述热处理工序，正火温度880～930℃，保温时间1.8～3.0min/mm，钢板出炉空冷。
本发明所述热处理工序，回火温度585～625℃，回火时，总加热时间≥120min，钢板出炉空冷。
本发明36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板检测方法参考gb/t1591-2008中部分要求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明钢板的化学成分添加一定量的微合金元素nb，通过优化冶炼工序，钢板经过充分晶粒细化，能得到组织更为稳定的珠光体组织；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，机械性能满足屈服强度≥345mpa，抗拉强度470～630mpa，延伸率≥30%，20℃平均冲击功≥150j。2、本发明方法通过合理的成分设计及正火＋回火热处理工艺，生产出36公斤级抗大飞机撞击防护门用高延伸率核电钢板；钢板具有良好的机械性能以及高延伸率，其生产制造工序简单、产品质量稳定、可实现批量生产。3、本发明方法所得钢板应用于核电机组安全闸门防护门，防止自然灾害、飞机冲撞用材料；良好机械性能以及高延伸率，满足抗大飞机撞击用高延伸率核电钢板制造的防护门关键受力处的要求。
具体实施方式
本36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板的生产方法包括冶炼、轧制和热处理工序，具体生产工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：包括电炉冶炼、lf炉精炼和vd真空处理过程；在冶炼过程中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入si-ca线或ca线2～3kg/t钢，降低钢板非金属夹杂物的含量，提高钢板纯净度；总精炼时间≥55min，有效精炼时间≥30min；vd真空处理时，真空度≤66pa，真空保持时间≥20min，降低钢水的气体含量，保证钢坯的致密度；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13～0.16%，si：0.15～0.40%，mn：1.35～1.55%，p≤0.008%，s≤0.005%，nb：0.020～0.030%，cr≤0.10%，ni≤0.10%，cu≤0.08%，mo≤0.08%，v≤0.02%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev≤0.42%。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1050～1160℃，ⅱ阶段开轧温度≤950℃，终轧温度≥750℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为20～30mm，低速大压下能够使变形深透到中心，能够充分破碎中心粗大晶粒组织，压合孔隙疏松，使组织细密均匀，改善夹杂物和碳化物的分布，提高钢板机械性能。
（3）热处理工序：对钢板进行正火＋回火处理；正火温度880～930℃，保温时间1.8～3.0min/mm，钢板出炉空冷；回火温度585～625℃，回火时，总加热时间≥120min，钢板出炉空冷。
通过以上生产工艺以及工序，即可得到所述的36公斤级抗大飞机撞击防护门用高延伸率核电钢板。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为16mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.14%，si：0.27%，mn：1.50%，p：0.007%，s：0.001%，ni：0.08%，cr：0.04%，cu：0.01%，mo：0.003%，nb：0.022%，v：0.02%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.41%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入si-ca线2.2kg/t钢；vd真空处理时，真空度66pa，总精炼时间55min，有效精炼时间32min，真空保持时间22min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1080℃，ⅱ阶段开轧温度930℃，终轧温度800℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为25mm、25mm、25mm、20mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度900℃，保温时间2.0min/mm，钢板出炉空冷；回火温度600℃，总加热时间120min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表1。
表1.36公斤核电钢板的力学性能
实施例2
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13%，si：0.25%，mn：1.55%，p：0.005%，s：0.002%，ni：0.08%，cr：0.06%，cu：0.05%，mo：0.03%，nb：0.020%，v：0.01%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.42%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入ca线2.8kg/t钢；vd真空处理时，真空度65pa，总精炼时间57min，有效精炼时间30min，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1120℃，ⅱ阶段开轧温度950℃，终轧温度810℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为25mm、25mm、25mm、30mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度890℃，保温时间2.5min/mm，钢板出炉空冷；回火温度585℃，总加热时间125min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表2。
表2.36公斤核电钢板的力学性能
实施例3
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.16%，si：0.29%，mn：1.40%，p：0.006%，s：0.001%，ni：0.07%，cr：0.03%，cu：0.08%，mo：0.002%，nb：0.025%，v：0.015%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.40%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入si-ca线2kg/t钢；vd真空处理时，真空度62pa，总精炼时间60min，有效精炼时间35min，真空保持时间25min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1050℃，ⅱ阶段开轧温度940℃，终轧温度750℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为30mm、30mm、25mm、20mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度890℃，保温时间2.2min/mm，钢板出炉空冷；回火温度615℃，总加热时间160min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表3。
表3.36公斤核电钢板的力学性能
实施例4
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.15%，si：0.40%，mn：1.45%，p：0.006%，s：0.003%，ni：0.05%，cr：0.03%，cu：0.08%，mo：0.02%，nb：0.025%，v：0.02%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.41%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入ca线2kg/t钢；vd真空处理时，真空度60pa，总精炼时间60min，有效精炼时间35min，真空保持时间25min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1160℃，ⅱ阶段开轧温度930℃，终轧温度800℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为28mm、22mm、27mm、30mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度890℃，保温时间2.2min/mm，钢板出炉空冷；回火温度615℃，总加热时间240min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表4。
表4.36公斤核电钢板的力学性能
实施例5
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为35mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.16%，si：0.15%，mn：1.35%，p：0.008%，s：0.005%，ni：0.09%，cr：0.10%，cu：0.02%，mo：0.008%，nb：0.025%，v：0.005%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.40%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入si-ca线3kg/t钢；vd真空处理时，真空度55pa，总精炼时间60min，有效精炼时间33min，真空保持时间27min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1110℃，ⅱ阶段开轧温度920℃，终轧温度760℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为30mm、25mm、28mm、20mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度925℃，保温时间2.5min/mm，钢板出炉空冷；回火温度625℃，总加热时间220min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表5。
表5.36公斤核电钢板的力学性能
实施例6
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为40mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.14%，si：0.29%，mn：1.43%，p：0.005%，s：0.001%，ni：0.10%，cr：0.05%，cu：0.028%，mo：0.08%，nb：0.030%，v：0.02%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.41%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入ca线3kg/t钢；vd真空处理时，真空度58pa，总精炼时间60min，有效精炼时间35min，真空保持时间25min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1150℃，ⅱ阶段开轧温度910℃，终轧温度790℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为30mm、25mm、30mm、20mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度880℃，保温时间1.8min/mm，钢板出炉空冷；回火温度615℃，总加热时间130min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表6。
表6.36公斤核电钢板的力学性能
实施例7
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.13%，si：0.29%，mn：1.50%，p：0.005%，s：0.001%，nb：0.030%，其余为fe和不可避免的杂质；钢板碳当量cev为0.38%。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板生产方法包括冶炼、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢板冶炼时采取电炉冶炼，冶炼过程在中后期使用中间包，防止耐材脱落在钢液中；钢液在真空前喂入si-ca线2.5kg/t钢；vd真空处理时，真空度57pa，总精炼时间56min，有效精炼时间33min，真空保持时间24min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量与产品相同。
（2）轧制工序：采用ⅱ型轧制工艺；轧制温度1090℃，ⅱ阶段开轧温度900℃，终轧温度790℃，开轧前4道次采用低速大压下的轧制方式，单道次压下量为28mm、26mm、30mm、20mm。
（3）热处理工序：采用正火＋回火处理；正火温度930℃，保温时间3.0min/mm，钢板出炉空冷；回火温度590℃，总加热时间150min，钢板出炉空冷。
本实施例36公斤级抗大飞机撞击高延伸率核电钢板机械性能试验结果见表7。
表7.36公斤核电钢板的力学性能
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。