[发明专利]调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及调质钢板及其生产方法，特别涉及连铸坯生产调质型、抗拉强度800MPa级、易焊接、含铌、80～100mm厚钢板及其工艺方法。

背景技术

控制轧制和控制冷却工艺是一项节约合金、简化工艺、节约能源消耗的中厚板先进生产技术，具有形变强化和相变强化的综合作用，所以它既能提高钢材强度又能改善韧性。尽管如此，抗拉强度600MPa级钢在我国水电行业的应用实践证明，控轧控冷高强钢板存在性能不均匀性、不稳定性等问题。因此水电行业专家更加认可调质态高强钢板。

我国计划建设拥有1000MW水轮发电机组的白鹤滩、乌东德水电站，计划2020年发电。1000MW水轮发电机组提出了特定钢板材料需求，其中800MPa级特厚钢板是我国需要研制并替代进口的高塑韧性、高焊接性及抗层状撕裂特性的调质钢板。

日本最早研制并使用800MPa级水电用钢制作压力钢管与钢岔管，60年代中后期至70年代前中期随着蓄能式水电站规模进一步扩大，日本开始使用高强度HT780钢板制造压力钢管和涡壳。我国十三陵水库也进口使用了牌号为SHY685NS的钢板。而欧洲钢厂(迪林根、奥钢联等)生产的800MPa级水电用钢C含量较高，焊接性较差，尤其焊接冷裂纹敏感性高，焊接过程及随后使用过程中发生过延迟裂纹现象，严重影响了该类钢种在欧洲的推广。

传统的高强度调质钢(R_p0.2≥600MPa)通常采用高碳马氏体组织及高碳马氏体回火组织。调质钢马氏体的强度水平主要依赖碳含量及合金总量水平。大量试验结果证明，提高碳含量虽然可以获得较高的强度，但低温韧性及焊接性都不理想。高碳马氏体及其回火组织不适用于800MPa级水电用钢板组织。

解决钢材获得高强度水平同时保证焊接性的难题，世界各国研究人员开展了大量的探索工作。1978年，Gaville对低合金高强度钢冷裂纹敏感性与碳含量、碳当量之间的关系进行了深入研究。当钢中碳含量0.10％以下时，钢的碳当量对冷裂纹敏感性影响不大。在此条件下，即使加入的合金含量较多，碳当量较高时钢材仍具有良好的焊接性能。

专利号“CN102605282A”公开了“80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造方法”，其成分设计为：C：0.08％～0.13％；Si≤0.10％；Mn：0.80％～1.20％；P≤0.013％；S≤0.003％；Cu：0.20％～0.45％；Ni：1.00％～1.60％；Cr：0.35％～0.65％；Mo：0.30％～0.60％；Nb：0.010％～0.030％；V：0.030％～0.060％；N≤0.0050％；Ti：0.004％～0.010％；Als：0.040％～0.070％；B：0.0008％～0.0016％；Ca：0.001％～0.004％。采用“离线冷却+回火”生产，最大厚度100～191mm，低温冲击试验温度达到-60℃。钢板化学成分设计特点是低C、高Ni，采用模铸坯生产、双重淬火型调质工艺，工艺路线繁多，并且未规定碳当量、裂纹敏感性指数。

专利号“CN101709432A”公开了“大厚度调质型海洋平台用钢及其生产方法”，其成分设计为：C：0.16％～0.18％；Si：0.15％～0.35％；Mn：1.10％～1.15％；P≤0.015％；S≤0.005％；Cu：0.05％～0.10％；Ni：1.30％～1.40％；Cr：1.20％～1.30％；Mo：0.45％～0.55％；Nb：0.03％～0.04％；V：0.05％～0.06％；N≤0.0060％；Ti：0.020％～0.024％；Als：0.020％～0.040％；B：0.0014％～0.0023％。钢板厚度152mm，采用“淬火+回火”生产，低温冲击试验温度达到-60℃。但该发明中没有介绍坯料类型，化学成分中，C含量较高，对钢板焊接性及低裂纹敏感性不利，采用高Ni含量，成本高，并且也未规定碳当量、裂纹敏感性指数。

发明内容

本发明的目的是提供调质型800MPa级低成本易焊接厚钢板及其生产方法，采用“低C-(Mn+Ni+Cr+Mo+Cu)-(Nb+Ti+V)-B”成分体系，通过以低碳、低镍、低碳当量、低焊接裂纹敏感性指数为特点的合金组合设计与调质工艺相结合，在保证80～100mm厚800MPa级水电钢板高强度、高低温韧性的同时，实现了降低成本、保证了钢板焊接性优良。

具体的技术方案是：