本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理方法。
背景技术：
近年来，随着水电建设的迅猛发展，对于大厚度钢板的需求日益突出，市场对于厚规格低温压力容器用钢的需求越来越大。
长期以来由于缺乏必要的生产设备和技术支撑，同时由于国内大厚度、大单重、更高强度级别钢力学性能如负温冲击韧性不佳，而且生产成本较高，致使不能满足国内市场的需求。大厚度水电用钢板往往依赖于锻造，严重制约了我国水电站建设的发展。
由于大厚度大单重550mpa级钢板单重和尺寸原因，无法在淬火机进行热处理，在车底式加热炉进行热处理，由于热处理炉型原因，钢板的均匀性没有在淬火机进行热处理的钢板均匀性好，因此采用传统的热处理工艺无法满足钢板的技术要求，需要在热处理过程中对钢板的组织进行研究控制，以达到钢板良好的强韧性匹配的同时满足整板面性能均匀性，尤其是整板面低温冲击韧性的均匀性。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理方法，在车底式加热炉采用二次淬火＋回火工艺热处理，所述热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序；所述第一次淬火工序，淬火温度为910～920℃，保温系数2.5～2.8min/mm；所述第二次淬火工序，淬火温度为840～850℃，保温系数2.5～2.8min/mm；所述回火工序，回火温度为620～640℃，保温时间3.5～4.5min/mm。
本发明所述加热工序，钢板装炉温度≤400℃，升降温速度为80～120℃/h。
本发明所述第一次淬火工序，淬火后钢板采用直接入水2h水冷加速冷却。
本发明所述第二次淬火工序，淬火后钢板采用直接入水2h水冷加速冷却。
本发明所述淬火后钢板采用直接入水冷加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔≤5min，钢板入水时水温≤28℃，控制冷却过程中水温≤36℃，钢板出水后返红温度≤50℃。
本发明所述钢板在车底炉中采用单层装钢方式。
本发明所述钢板钢锭成材时，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.14～0.17%，si：0.20～0.40%，mn：1.00～1.20%，ni：1.00～1.20%，p≤0.010%，s≤0.005%，nb：0.020～0.040%，v：0.035～0.050%，cr：0.30～0.50%，mo：0.40～0.50%，al：0.020～0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板电渣锭成材时，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.14～0.17%，si：0.20～0.40%，mn：1.00～1.20%，ni：1.00～1.20%，p≤0.010%，s≤0.005%，nb：0.020～0.040%，v：0.035～0.050%，cr：0.30～0.50%，mo：0.40～0.50%，al：0.060～0.080%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为200～260mm，宽度2000～3800mm；单重20～45t。
本发明所述热处理方法处理后钢板屈服强度550～650mpa，抗拉强度650～750mpa，整板面板厚1/4处和1/2处-20℃冲击功平均180～280j，z向性能为50～60%。
本发明550mpa级钢板性能检测方法标准参考en10025-2和en10164。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本方法解决了大厚度大单重钢板无法在辊式淬火炉进行正火和加速冷却的问题，以及在车底式加热炉进行热处理整板面性能均匀性的问题。2、本发明方法热处理后的钢板具有力学性能良好、板厚1/4处和板厚1/2处-20℃冲击功及z向断面收缩率较高，具有良好单一的贝氏体组织，综合性能和焊接性能优良，同时钢板整板面性能均匀性的问题得到了有效地改善。3、本发明工艺生产的大厚度大单重550mpa级钢板质量稳定，尤其适合大厚度大单重550mpa级钢板的热处理工艺。
具体实施方式
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550mpa级钢板厚度200mm，宽度2500mm，单重31t；钢板钢锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.14%，si：0.40%，mn：1.00%，ni：1.20%，p：0.010%，s：0.005%，nb：0.020%，v：0.050%，cr：0.30%，mo：0.50%，al：0.020%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度380℃，升降温速度为85℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为915℃，保温系数2.7min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.5min，钢板入水时水温27℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温34.5℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度50℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为845℃，保温系数2.7min/mm；温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.5min，钢板入水时水温27℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温34.5℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度50℃；
（4）回火工序：回火温度为635℃，保温时间4.0min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度600mpa，抗拉强度670mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在237j、板厚1/2处-20℃冲击功平均在228j，z向性能为57%。
实施例2
本实施例550mpa级钢板厚度250mm，宽度2650mm，单重32.5t；钢板钢锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.17%，si：0.20%，mn：1.20%，ni：1.00%，p：0.005%，s：0.003%，nb：0.040%，v：0.035%，cr：0.50%，mo：0.40%，al：0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度385℃，升降温速度为90℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为910℃，保温系数2.75min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.0min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温34℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度45℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为845℃，保温系数2.75min/mm；温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.0min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温34℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度45℃；
（4）回火工序：回火温度为640℃，保温时间3.8min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度595mpa，抗拉强度665mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在216j、板厚1/2处-20℃冲击功平均202j，z向性能为59%。
实施例3
本实施例550mpa级钢板厚度220mm，宽度2600mm，单重32.9t；钢板钢锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.15%，si：0.25%，mn：1.05%，ni：1.15%，p：0.008%，s：0.004%，nb：0.030%，v：0.040%，cr：0.35%，mo：0.45%，al：0.035%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度400℃，升降温速度为85℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为915℃，保温系数2.7min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔5min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度50℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为843℃，保温系数2.7min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔5min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度50℃；
（4）回火工序：回火温度为640℃，保温时间3.6min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度620mpa，抗拉强度680mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在265j、板厚1/2处-20℃冲击功平均245j，z向性能为55%。
实施例4
本实施例550mpa级钢板厚度260mm，宽度2500mm，单重32t；钢板钢锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.16%，si：0.28%，mn：1.10%，ni：1.12%，p：0.007%，s：0.002%，nb：0.034%，v：0.042%，cr：0.35%，mo：0.42%，al：0.025%，余量为fe和不可避免的杂质；
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度400℃，升降温速度为80℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为920℃，保温系数2.8min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度40℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为850℃，保温系数2.8min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度40℃；
（4）回火工序：回火温度为630℃，保温时间3.6min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度615mpa，抗拉强度685mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在214j、板厚1/2处-20℃冲击功平均203j，z向性能为51%。
实施例5
本实施例550mpa级钢板厚度220mm，宽度2700mm，单重39t；钢板钢锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.14%，si：0.36%，mn：1.05%，ni：1.18%，p：0.006%，s：0.004%，nb：0.031%，v：0.045%，cr：0.38%，mo：0.47%，al：0.028%，余量为fe和不可避免的杂质；
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度400℃，升降温速度为95℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为915℃，保温系数2.7min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.5min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度35℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为845℃，保温系数2.7min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.5min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度35℃；
（4）回火工序：回火温度为635℃，保温时间3.5min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度600mpa，抗拉强度690mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在248j、板厚1/2处-20℃冲击功平均232j，z向性能为57%。
实施例6
本实施例550mpa级钢板厚度240mm，宽度2500mm，单重37.6t；钢板钢锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.17%，si：0.32%，mn：1.07%，ni：1.04%，p：0.007%，s：0.002%，al：0.025%，nb：0.030%，v：0.035%，cr：0.37%，mo：0.40%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度400℃，升降温速度为80℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为916℃，保温系数2.5min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔5min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温36℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度20℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为840℃，保温系数2.5min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔5min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温36℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度30℃；
（4）回火工序：回火温度为620℃，保温时间4.5min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度600mpa，抗拉强度670mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在225j、板厚1/2处-20℃冲击功平均216j，z向性能为60%。
实施例7
本实施例550mpa级钢板厚度200mm，宽度3800mm，单重45t；钢板电渣锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.14%，si：0.40%，mn：1.00%，ni：1.20%，p：0.010%，s：0.005%，nb：0.020%，v：0.050%，cr：0.30%，mo：0.50%，al：0.060%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度400℃，升降温速度为120℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为910℃，保温系数2.5min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.5min，钢板入水时水温27℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温34.5℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度50℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为840℃，保温系数2.8min/mm；温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔5.0min，钢板入水时水温28℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温36℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度50℃；
（4）回火工序：回火温度为640℃，保温时间3.5min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度552mpa，抗拉强度654mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在193j、板厚1/2处-20℃冲击功平均在182j，z向性能为50%。
实施例8
本实施例550mpa级钢板厚度260mm，宽度2000mm，单重20t；钢板电渣锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.17%，si：0.20%，mn：1.20%，ni：1.00%，p：0.005%，s：0.003%，nb：0.040%，v：0.035%，cr：0.50%，mo：0.40%，al：0.080%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度380℃，升降温速度为100℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为920℃，保温系数2.8min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.0min，钢板入水时水温25℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温34℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度45℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为850℃，保温系数2.5min/mm；温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.0min，钢板入水时水温27℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温32℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度40℃；
（4）回火工序：回火温度为620℃，保温时间4.5min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度649mpa，抗拉强度748mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在265j、板厚1/2处-20℃冲击功平均278j，z向性能为53%。
实施例9
本实施例550mpa级钢板厚度230mm，宽度2900mm，单重30t；钢板电渣锭成材，化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.16%，si：0.30%，mn：1.10%，ni：1.11%，p：0.007%，s：0.003%，nb：0.030%，v：0.040%，cr：0.40%，mo：0.44%，al：0.070%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例550mpa级钢板整板面性能均匀性的热处理在车底式加热炉中进行，采用二次淬火＋回火工艺，热处理方法包括加热、第一次淬火、第二次淬火、回火工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）加热工序：钢板装炉温度390℃，升降温速度为110℃/h，采用单层装钢方式；
（2）第一次淬火工序：淬火温度为915℃，保温系数2.6min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔4.5min，钢板入水时水温24℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温33℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度46℃；
（3）第二次淬火工序：淬火温度为843℃，保温系数2.7min/mm；保温时间到后，利用天车用夹具吊钢板入水槽进行加速冷却，钢板出炉到入水时间间隔5min，钢板入水时水温27℃，钢板入水槽前提前开启搅拌模式，不断补充新水排放旧水，冷却过程中水温35℃，钢板入水时间2h，钢板出水后返红温度44℃；
（4）回火工序：回火温度为635℃，保温时间3.6min/mm；回火后得到单一贝氏体组织钢板。
本实施例550mpa级钢板的力学性能：屈服强度601mpa，抗拉强度705mpa，整板面板厚1/4处-20℃冲击功平均在232j、板厚1/2处-20℃冲击功平均224j，z向性能为58%。
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。