【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鐵基合金，具體涉及一種具有高強(qiáng)度且低溫沖擊韌性優(yōu)良的厚規(guī)格水電鋼板及其制造方法。
技術(shù)介紹
1、隨著水電站等級(jí)的不斷提升，服役環(huán)境的惡劣程度增加，對(duì)高韌性水電站用鋼的等級(jí)要求也越來越高，強(qiáng)度等級(jí)逐漸由600mpa級(jí)別向800mpa級(jí)別過渡，進(jìn)而提升至1000mpa，隨著水電裝機(jī)容量的不斷加大，水電鋼的使用厚度也在不斷增厚，超高強(qiáng)度級(jí)別和超低溫環(huán)境下使用的水電站用鋼成為了大型水電站建設(shè)用鋼的發(fā)展瓶頸。
2、大型水電站建設(shè)用鋼鋼板性能的要求越來越高，除了要求具有高強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度≥870mpa，抗拉強(qiáng)度920～1130mpa）、高韌性（鋼板-60℃橫向沖擊功kv2≥70j）和易焊接性。
3、專利公開號(hào)cn?113652607a的專利文獻(xiàn)公布了一種1000mpa級(jí)調(diào)質(zhì)型水電用鋼板，最大厚度達(dá)56mm，性能達(dá)到屈服強(qiáng)度≥885mpa，抗拉強(qiáng)度950～1130mpa，鋼板-60℃橫向低溫沖擊≥100j。強(qiáng)度高，韌性好，但鋼板生產(chǎn)厚度只達(dá)到56mm。
4、專利公開號(hào)cn?113399948a的專利文獻(xiàn)公布了一種生產(chǎn)厚度100mm以上規(guī)格1000mpa水電鋼的方法，采用兩塊250-350mm厚的連鑄坯經(jīng)焊接組坯后進(jìn)行軋制和熱處理，用以生產(chǎn)1000mpa級(jí)高強(qiáng)厚度100mm以上的特厚水電用鋼，采用的是復(fù)合坯制造工藝，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，制造成本顯著增加，且低溫韌性對(duì)應(yīng)的測(cè)試溫度為-40℃，未達(dá)到-60℃的沖擊韌性測(cè)試溫度。
5、現(xiàn)有1000mpa級(jí)水電鋼采用連鑄工藝生產(chǎn)的鋼板厚度較小，無法滿
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供一種1000mpa級(jí)厚度達(dá)120mm水電用鋼板及其制造方法，具有強(qiáng)度高、低溫韌性優(yōu)良、焊接性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低、周期短等特點(diǎn)。
2、本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的1000mpa級(jí)厚度達(dá)120mm水電用鋼板化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為：c:0.10～0.13%、si:0.05～0.20%、mn:0.95～1.20%、p≤0.007%、s≤0.002%、al:0.04～0.07%、v:0.035～0.060%、cr:0.40～0.70%、cu:≤0.30%、ni:1.80～2.40%、mo:0.30～0.60%、b:≤0.0020%，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)，同時(shí)相應(yīng)元素含量滿足ceq=[c]+[mn]/6+si/24+ni/40+cr/5+mo/4+v/14≤0.60%。
3、本專利技術(shù)一種1000mpa級(jí)厚度達(dá)120mm水電用鋼板性能滿足屈服強(qiáng)度≥870mpa，抗拉強(qiáng)度920～1130mpa，延伸率≥14%，板厚1/4處-60℃橫向沖擊功kv2≥120j，板厚1/2處-60℃橫向沖擊功kv2≥100j。鋼板微觀組織：表層為馬氏體，1/4厚度處為馬氏體+貝氏體，1/2厚度處為貝氏體。
4、化學(xué)成分是影響特厚鋼板性能的主要因素，為保證本專利技術(shù)的特厚鋼板獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，尤其是低溫韌性性能，對(duì)本專利技術(shù)的主要元素進(jìn)行了規(guī)定，主要原理如下：
5、碳：c是低碳鋼中的傳統(tǒng)強(qiáng)化元素，能有效提高鋼板強(qiáng)度和硬度。當(dāng)碳含量較高時(shí)，會(huì)對(duì)鋼板塑性、韌性和焊接性產(chǎn)生不利影響。在保證強(qiáng)度前提下，盡可能降低碳含量，因此本專利技術(shù)c含量控制在0.10～0.13%。
6、硅：si可提高鋼的強(qiáng)度，其固溶于奧氏體中使得組織得到強(qiáng)化，顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，低合金鋼中每增加0.10%的si，可使熱軋鋼的抗拉強(qiáng)度提高約8mpa；當(dāng)si含量超過0.50%，則引起沖擊韌性和面縮率的下降，同時(shí)會(huì)在鋼的表面形成氧化鐵皮，從而影響鋼的表面質(zhì)量。因此本專利技術(shù)si含量控制在0.05～0.20%。
7、錳：mn是鋼中的固溶強(qiáng)化元素，細(xì)化晶粒，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)nb、v、ti等微合金元素向奧氏體中固溶，是低合金高強(qiáng)度鋼中提高強(qiáng)度的主要元素，鋼的強(qiáng)度隨錳含量增加而提高，在1.0%范圍內(nèi)，隨著錳含量增加韌性提升，超出該范圍，韌性會(huì)有所降低，同時(shí)錳元素導(dǎo)致鋼液凝固和冷卻過程中產(chǎn)生晶內(nèi)偏析、中心偏析，降低鋼的導(dǎo)熱性，易形成粗大晶粒，因此本專利技術(shù)mn含量控制在0.95～1.20%。
8、鉻：在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中，鉻的主要作用是提高鋼的淬透性，使鋼經(jīng)過淬火回火處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，同時(shí)鉻加入鋼中能顯著改善鋼的抗氧化能力，增強(qiáng)鋼的抗腐蝕能力。但鉻含量過高時(shí)，也會(huì)增加鋼的回火脆性，降低鋼的韌性、焊接性，因此本專利技術(shù)cr含量控制在0.40～0.70%。
9、鋁：通常作為脫氧劑加入鋼中，當(dāng)al固溶在鋼中時(shí)，可以起到固溶強(qiáng)化，增強(qiáng)鋼的疲勞強(qiáng)度和低溫韌性，因此本專利技術(shù)al含量控制在0.04～0.07%。
10、硼：b以固溶狀態(tài)在鋼中主要是可以增強(qiáng)鋼的淬透性，替代并減少一些貴重金屬加入，如ni、cr、mo，從而降低鋼的成本。鋼中b與n有較大親和力，適量加入硼可以減輕鋼的時(shí)效脆性現(xiàn)象，本案中b的含量≤0.0020%。
11、銅：可提高基體及焊縫金屬的強(qiáng)度和低溫韌性，與ni結(jié)合能更好地起到耐腐蝕作用。但含量過高會(huì)使塑性顯著降低。因此，cu的含量為≤0.30%。
12、鎳：ni是改善鋼的低溫韌性不可或缺的元素，也是最有效的元素，其與鐵互溶，通過細(xì)化α相晶粒，強(qiáng)化鐵素體和細(xì)化珠光體組織，可明顯改善鋼的低溫韌性，尤其是長(zhǎng)時(shí)間模焊處理后的低溫沖擊韌性，同時(shí)降低因cu加入導(dǎo)致的鑄坯裂紋傾向，但ni是貴重元素，過多的ni會(huì)顯著提高鋼的生產(chǎn)成本。因此本專利技術(shù)ni含量控制在1.80～2.40%。
13、鉬：可提高鋼的回火穩(wěn)定性和細(xì)化晶粒，尤其是改善模焊后鋼板的力學(xué)性能，防止強(qiáng)度大幅下降，同時(shí)適量的mo元素還可改善焊接接頭韌性，但mo作為貴重金屬，加入量過多會(huì)顯著使鋼的成本上升。因此本專利技術(shù)鋼mo的含量為0.30～0.60%。
14、釩：和c、n有極強(qiáng)的結(jié)合力，并與之形成相應(yīng)的穩(wěn)定的碳化物、氮化物或碳氮化物，可細(xì)化晶粒和阻止原奧氏體晶粒粗化，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。因此本專利技術(shù)v含量控制在0.035～0.060%。
15、磷、硫：一般而言s與p作為鋼中的有害元素，易產(chǎn)生中心偏析、夾雜物等缺陷，對(duì)鋼板的力學(xué)性能、焊接性能造成不利影響，對(duì)于有低溫韌性要求的厚鋼板來說，其含量越低越好。因此本專利技術(shù)p含量控制在≤0.007%，s含量控制在≤0.002%。
16、本專利技術(shù)一種1000mpa級(jí)厚度達(dá)120mm水電用鋼板的主要制造工序?yàn)椋簁r預(yù)脫硫→bof轉(zhuǎn)爐冶煉→lf精煉→rh真空處理→厚板坯連鑄→連鑄坯加罩緩冷→連鑄坯加熱→軋制→鋼板加罩緩冷→探傷→調(diào)質(zhì)處理→探傷→性能檢驗(yàn)，具體要求如下：
17、（1）煉鋼及連鑄：鐵水經(jīng)kr預(yù)處理后，保證[s]≤0.02%，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1620～1700℃；lf精煉時(shí)間≥40分鐘，采用鋁線脫氧，保證鋼水中[o]≤20ppm，lf精煉期間添加本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種1000MPa級(jí)厚度達(dá)120mm水電鋼鋼板，其特征在于：化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為：C:0.10～0.13%、Si:0.05～0.20%、Mn:0.95～1.20%、P≤0.007%、S≤0.002%、Al:0.04～0.07%、V:0.035～0.060%、Cr:0.40～0.70%、Cu:≤0.30%、Ni:1.80～2.40%、Mo:0.30～0.60%、B:≤?0.0020%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，元素含量滿足碳當(dāng)量Ceq≤0.60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板，其特征在于：所述鋼板表層金相組織為馬氏體，鋼板1/4厚度處金相組織為馬氏體+貝氏體，鋼板1/2厚度處金相組織為貝氏體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板，其特征在于：鋼板力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度≥870MPa，抗拉強(qiáng)度920～1130MPa，延伸率≥14%，板厚1/4處-60℃橫向沖擊功KV2≥120J，板厚1/2處-60℃橫向沖擊功KV2≥100J。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板，其特征在于：Y型坡口焊接裂紋敏感性試驗(yàn)：焊接預(yù)熱溫度≥100℃時(shí)，焊接無裂紋。
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