一种调质型超厚高强度SM570钢板及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种水轮发电机大型镜板用厚度160～200mm调质型高强度SM570钢板及其生产方法，其包括如下化学成分：C、Si、Mn、P、S、Als、Nb、Mo、V、B，其它为Fe和残留元素。其生产方法包括：KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼、VD炉精炼、水冷钢锭模浇注、钢锭堆冷48～60小时、钢锭加热‑轧制、堆垛缓冷、外机炉淬火+台车炉回火处理、精整。上述钢板的各化学成分组合合理，组织致密、偏析轻微、低温冲击韧性好，整板硬度均匀性控制在20HB以内，Z35指标满足抗撕裂性能要求，各项性能及指标均满足水轮机大型镜板用钢相关要求。

A quenched and tempered super thick and high strength sm570 steel plate and its production method

【技术实现步骤摘要】
一种调质型超厚高强度SM570钢板及其生产方法
本专利技术属于钢板生产领域，具体涉及一种厚度在160～200mm的调质型高强度SM570钢板及其生产方法。
技术介绍
目前国内仅能生产最大厚度为100～150mm的SM570钢板，这种钢板通常采用正火的方式得到其需要的钢板组织，对于超过150mm的超厚钢板，例如厚度在160～200mm的大型水轮发电机轴承镜板所用的、强韧性要求苛刻的SM570钢板，需要攻克。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种调质型超厚高强度SM570钢板及其生产方法。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是所述厚度160～200mm的调质型超厚高强度SM570钢板设计如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.15～0.16、Si：0.0.07～0.15、Mn：1.6～1.65、P≤0.012、S≤0.003、Als：0.015～0.050、Nb：0.040～0.050、Mo：0.20～0.24、V：0.065-0.075、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素。由于钢板厚度特厚，为得到内外均匀一致组织，特采取调质的方法达到内外一致、组织状态及性能都符合SM570的要求。其中，在化学成分设置上，为提高钢板可焊接性能，要求碳当量Ceq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.52％；为保证其强度、硬度符合要求且具有一定的强韧性，利用高锰高钼固溶强化和微合金化元素Nb、V碳化物的沉淀析出强化，在提高超厚钢板淬透性的同时使原始奥氏体晶粒保持细化，从而得到优异的强韧性。本专利技术采取的生产方法步骤包括：KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼、真空脱气处理、水冷钢锭模浇注、钢锭堆冷48～60小时、钢锭加热-轧制、堆垛缓冷、外机炉淬火+台车炉回火处理、精整；在冶炼过程中，对钢水的纯净度严格控制，钢水中非金属夹杂物总含量控制在1.5级以内，并严格控制钢水中氮氢氧含量及有害元素铅锡砷含量。浇注过程中使用水冷钢锭模，水冷锭模快速凝固，促进内部组织致密、减少偏析、成分均匀；加热过程中，通过合理控制升温速度、保温温度、保温时间、翻钢时机及空煤比，保证模铸锭烧透、正反面温度均匀，保证组织均匀、利于轧制，同时保证合金成分在奥氏体中充分固溶和奥氏体晶粒的均匀化，避免原始铸态晶粒长大。上述加热是根据水冷铜板锭模生产钢锭比较厚的特点，制定出最优的加热制度，采用缓慢升温，多阶段保温，出钢前翻钢保证钢锭均匀透烧，表面氧化铁皮易去除。钢锭总加热时间15min/cm，装钢时炉膛温度≤750℃，焖钢2～4小时来减少炉温与钢锭之间温差，降低钢锭内外温差导致的应力差，高温段目标保温温度1250～1270℃、总保温时间14～15小时；控温控轧：控温控轧采用粗轧、精轧、控温的方式，其中，粗轧采用“高温、低速、大压下”工艺，促进形变渗透至厚度1/2处，实现钢锭内部疏松有效焊合、芯部铸态组织充分破碎、促进钢板晶粒均匀细化；粗轧的开轧温度1050℃～1080℃，道次压下量60mm～70mm，终轧温度950-980℃，晾钢厚度350～400mm,晾钢采用ACC冷却；精轧的开轧温度900～930℃，终轧温度830～860℃；轧后钢板通过层流ACC快速冷却后返红温度620～640℃。堆冷:轧后堆垛缓冷以促进钢板中[H]的扩散，进一步释放快冷残余应力，改善钢板中心区域的组织结构，提高钢板的塑韧性，堆冷温度450-600℃，堆冷时间≥96小时。热处理：高温淬火将钢板加热到AC3+30～50℃温度保温一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却下来，使过冷奥氏体转变为一定数量的贝氏体组织；淬火后装入垫砖布局的台车式热处理炉在680±20℃进行回火，垫砖的目的是使各处温度均匀化，高温回火则能确保碳化物充分析出，促进组织充分均匀化并有效减轻成分偏析。有益效果：本专利所述生产方法采用使用水冷钢锭减轻了钢锭内部的疏松和偏析，促进内部组织致密、成分均匀，钢锭脱模后采用缓冷的方式，有效减轻了原始钢锭内部应力，在后续轧制加热过程中，采用焖钢-升温-保温-翻钢-保温的方式，目的是采用梯级温度加热，一是有利于消除了钢水凝固过程产生的残余应力，温度加热相对均匀，二是避免钢锭内部原始奥氏体晶粒过分长大，为钢锭在轧制过程中晶粒的细化奠定坚实基础。在控冷控轧过程中，通过采用高温低速大压下工艺能够保证SM570钢板内部疏松完全啮合、原始铸态组织充分破碎。采用高温淬火+回火热处理工艺来获得其高强度、高韧性，最终得到30-40％铁素体+30-40％贝氏体+珠光体混合组织，钢板的强韧性比较好，充分满足钢板厚度在160～200mm内的机械性能要求，其中，-50℃下冲击功＞100J，远大于正火状态在-5℃下要求冲击功47J的性能要求，同时也避免采用正火导致其表面到心部的冷却速度缓慢，内部铁素体晶粒粗大，内外性能差别大的弊病。附图说明图1是本专利技术调质型高强度SM570钢板1/4厚度处F+B+P100倍组织状态图。图2是本专利技术调质型高强度SM570钢板1/4厚度处F+B+P200倍组织状态图。图3是本专利技术调质型高强度SM570钢板1/4厚度处F+B+P500倍组织状态图。具体实施方式本专利技术所述调质型高强度SM570钢板厚度为160～200mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.15～0.16、Si：0.0.07～0.15、Mn：1.6～1.65、P≤0.012、S≤0.003、Als：0.015～0.050、Nb：0.040～0.050、Mo：0.20～0.24、V：0.065-0.075、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素。本专利技术采取的生产方法步骤包括：KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼、VD精炼、水冷钢锭模浇注、钢锭堆冷48～60小时、钢锭加热-控温控轧、堆垛缓冷、外机炉淬火+台车炉回火处理、精整、外检、探伤。KR铁水预处理：到站铁水前渣必须扒干净，保证液面渣层厚度≤25mm，铁水经KR处理后硫含量控制在0.005％以下，脱硫温降≤25℃；顶底复吹转炉冶炼：入炉铁水S≤0.005％、P≤0.050％，铁水温度≥1280℃，入炉废钢为干燥的优质边角料，转炉装入量按浇钢铸余6-8吨控制，转炉出钢C＞0.06％，出钢过程向钢包中加入脱氧剂硅铝钡钙0.6Kg/t钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证钢包液面渣层厚度≤30mm；吹氩处理：钢水到氩站开启氩气的同时向钢包内加入铝线，铝线必须垂直插入钢包，严禁铝线置于钢包渣层表面；铝线加入后强吹氩3min(强吹氩标准以吹开钢液裸眼直径总和控制在500-700mm为准)后离站，并确保离站温度在1570℃以上；LF精炼：按照大渣量工艺标准进行造渣，石灰加入量1000-1200公斤，碱度按4.0-6.0控制，一加热3min后，先加入50Kg电石，再加入20-40Kg铝粒，此后每隔2min向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调质型超厚高强度SM570钢板，其特征在于：所述钢板包括如下质量含量百分比的化学成分：C：0.15～0.16、Si：0.0.07～0.15、Mn：1.6～1.65、P≤0.012、S≤0.003、Als：0.015～0.050、Nb：0.040～0.050、Mo：0.20～0.24、V：0.065-0.075、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素；所述钢板的交货状态为调质处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种调质型超厚高强度SM570钢板，其特征在于：所述钢板包括如下质量含量百分比的化学成分：C：0.15～0.16、Si：0.0.07～0.15、Mn：1.6～1.65、P≤0.012、S≤0.003、Als：0.015～0.050、Nb：0.040～0.050、Mo：0.20～0.24、V：0.065-0.075、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素；所述钢板的交货状态为调质处理。


2.根据权利要求1所述的调质型超厚高强度SM570钢板，其特征在于：所述钢板的厚度为160～200mm，组织为30-40％铁素体+30-40％贝氏体+珠光体。


3.根据权利要求1所述的调质型超厚高强度SM570钢板，其特征在于：所述钢板的碳当量Ceq≤0.52％，屈强比≤0.80，抗层状撕裂性能达到Z35级别，布氏硬度≥190HB且在160～200mm厚度范围内的内外硬度差控制在30...

【专利技术属性】
技术研发人员：许少普，袁继恒，朱书成，李忠波，康文举，袁书欣，杨阳，朱先兴，王希彬，任义，王增鑫，
申请(专利权)人：南阳汉冶特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41