[发明专利]水电用调质型大厚度易焊接Z向高强度钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水电用调质型大厚度易焊接Z向高强度钢板及其生产方法，属于钢铁冶炼工艺技术领域。

背景技术

目前，国外额定功率最大的水轮发电机组为700MW，我国已经投运的700MW及以上水轮发电机组达到了近50台，预计还有35台额定功率为700MW及以上的水轮发电机组将在2015年前投产发电，其中最大额定功率的为向家坝水电站的8台800MW水轮发电机组和溪落渡水电站的18台770MW水轮发电机组。巨型水轮发电机组的应用涉及机组及配套设备制造。水电机座环上、下环板用265mm大厚度水电用钢S500级钢板对金属材料质量和性能要求较高，特别是钢材的力学性能、焊接性能及Z向性能等提出了更高的要求，而普通冶炼浇铸手段无法满足需要，尤其是在内部质量上达不到要求；如何能够生产组织致密、钢质洁净、性能均匀、能满足较高的探伤和性能要求的水电用大厚度易焊接高强度钢板，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种水电用调质型大厚度易焊接Z向高强度钢板及其生产方法，提高钢板的厚度、内部质量、焊接性能、抗层状撕裂性能、强度以及低温冲击韧性，解决背景技术中存在的上述问题。

发明的技术方案是：一种水电用大厚度易焊接Z向高强度钢板，由以下质量百分比的组分熔炼而成，C≤0.18%，Si≤0.60%，Mn≤1.80%，P≤0.012%，S≤0.005%，Ni≤2.00%，Mo≤0.70%，Cr≤1.5%，Cu≤0.5%，Nb≤0.060%，Al≥0.020%，V≤0.12%，Ti≤0.05%，B≤0.004%，N≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述水电用大厚度易焊接Z向高强度钢板的厚度为265mm。

一种水电用调质型大厚度易焊接Z向高强度钢板的生产方法，包含冶炼、连铸、电渣重熔、加热、轧制、轧后水冷、热堆垛、热处理工序，各工序参数如下：

①冶炼工序：将含有以下质量百分比C≤0.18%，Si≤0.60%，Mn≤1.80%，P≤0.012%，S≤0.005%，Ni≤2.00%，Mo≤0.70%，Cr≤1.5%，Cu≤0.5%，Nb≤0.060%，Al≥0.020%，V≤0.12%，Ti≤0.05%，B≤0.004%，N≤0.015%组分的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到或超过1640±10℃时转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块或Fe-Ca线改变夹杂物形态；

②连铸工序：采用低碳保护渣，铸坯下线堆垛24小时以上，带温清理、转电渣重熔炉制坯；  

③电渣重熔工序：电渣炉采用低频供电、双极串联、抬结晶器工艺；为确保钢板表面质量，对电渣锭带温清理，清理温度＞150℃；如果清理后不能及时装炉，应堆垛缓冷；

④加热工序：最高加热温度为1240℃，均热温度为1100-1200℃，总加热时间为24-30h，均热时间≥5h；

⑤轧制工序：采用II型控轧，II阶段开轧温度≤920℃，终轧温度≤880℃；

⑥轧后水冷工序：轧后浇水至返红温度650-680℃；

⑦热堆垛工序：钢板堆垛不搭头、不歪斜，确保板型良好；

⑧热处理工序：淬火工艺 890℃保温，保温2.0min/mm；钢板出炉前提前打开冷却水，水温≤30℃，钢板入水时间≥2.0小时，钢板出水返红温度：≤50℃。

回火温度550～700℃。

所述冶炼工序，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥25min；CaSi块或Fe-Ca线的加入量为≥100kg/炉。

所述的连铸工序，浇铸温度为1540-1560℃。

所述电渣重熔工序，电渣炉结晶器厚度分别为640mm、760mm、960mm三种规格，采用与三种规格结晶器相匹配的渣系。

本发明采用碳、锰固溶强化；加入少量的Nb、V细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续合理的热处理工艺，钢板具有大的厚度和良好的性能。其中，各组分及含量在本发明中的作用是：

C：碳对钢的屈服强度、抗拉强度、焊接性能产生显著影响。碳通过间隙固溶能显著提高强度，与其他元素形成碳化物可起到析出强化的作用，但含碳量过高又会影响钢的焊接性能及韧性，因此对于265mm厚的钢板，将碳含量控制范围设定为C≤0.18%。

Si：硅在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但硅过量时，会造成钢的韧性下降，导致焊缝熔合区脆性，故设定硅含量为Si≤0.60%。