一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板及其制造方法

技术特征：
1.一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板，其特征在于其成分按质量百分比含c 0.02～0.10％，si≤0.30％，mn 4.0～8.0％，p≤0.015％，s≤0.005％，als 0.015～0.040％，cr≤0.4％，mo≤0.40％，ni≤1.0％，cu≤0.3％，nb≤0.030％，v 0.04～0.12％，ca 0.001～0.005％，b≤0.002％，稀土0.01～0.04％，余量为fe和不可避免杂质；并且cr ni mo cu v≤2.0％；其中稀土为ce或la；厚度为120～300mm；抗拉强度850～1100mpa，屈服强度≥650-800mpa，屈强比小于0.85；延伸率≥20％；-60℃纵横向夏比冲击功≥120j，-80℃纵横向夏比冲击功≥80j。2.权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：(1)高炉铁水冶炼；(2)kr预脱硫；(3)转炉出钢：(4)vd/rh真空脱碳；(5)lf精炼；(6)vd/rh真空脱气；(7)模铸；(8)热清热装；(9)钢锭加热；(10)轧制；(11)acc冷却；(12)堆冷；(13)淬火；(14)临界回火；其中，vd/rh真空脱气时，到站温度大于1620℃，脱气过程全程软吹氩，真空度<100pa，保压时间≥15min，脱气后钢水的氢含量≤1.5ppm；破空后加入覆盖剂，然后测温取样；成分及温度不足的炉次，转移至lf炉调温，微调合金成分至设计成分；成分合格的炉次，按照稀土的质量百分比为0.01～0.02％加入；加入稀土用铝箔包裹并与洁净钢块捆绑后，拨开渣层直接沉入钢包中，避免稀土与渣层接触；模铸时，按开始浇注温度为1550～1570℃进行，lf炉按照此控制离站温度。3.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板的制造方法，其特征在于模铸时，钢锭采用上大下小的扁钢锭结构，模具采用钢锭模或者水冷模，钢锭采用下注法进行浇注，钢锭重量在10～50吨；钢锭的锭身锥度要求在4
°
～6
°
，冒口比控制在15～20％，厚度控制在600～1100mm，保证轧制钢板压缩比大于3。4.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板的制造方法，其特征在于钢锭浇注前，清理好浇道及模具内壁，修补流道并铺设冒口绝热板，绝热板与模具之间的缝隙也需要用耐火泥修补光滑，防止钢水侵入；绝热板必须采用导热系数小于0.1w/(m.k)的耐火材料，保证隔热效果；模具摆放到位后，提前在模具内放置稀土棒，具体方法按照行业标准yb/t048-1993《钢锭模中稀土棒吊挂方法》进行，稀土加入量按照稀土质量百分比为0.01～0.04％控制，稀土棒放置模铸的中心位置；模铸开始浇注前，在模具内通入氩气
置换出内部的空气，减少浇注过程的氧化。5.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板的制造方法，其特征在于钢锭采用热清热送工艺，装炉温度必须大于200℃；钢锭加热过程分为预热、升温、闷钢、升温和保温五个阶段，其中预热温度420℃，预热时间为6～8h；之后以≤60℃/h的速度升温至830℃闷钢10～15h，然后以100～150℃/h快速升温至1180～1200℃，并保温20～30h；整体加热时间2.5～3min/mm控制。6.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板的制造方法，其特征在于轧制过程分两个阶段进行，一阶段热轧开轧温度大于1050℃；轧制前期总压下率≤40％时，单道次轧制压下量≤7％，轧制平均变形速率≤2s-1
；前期压下量逐步增加，初始轧制压下量为10～40mm；当轧制总压下率超过40％时，采用大压下率进行轧制，轧制变形速率≤2s-1
；轧制厚度至400～450mm时，晾钢控温；当钢锭表面温度<980℃时，开始第二阶段轧制，该阶段轧制保证至少两道次轧制压下率>15％，轧制平均变形速率≤2s-1
，终轧温度在880～950℃。7.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板的制造方法，其特征在于因钢板较厚，为了确保钢板性能的稳定性，完成堆冷处理的钢板采取淬火 临界回火工艺进行热处理；淬火工艺如下：完成堆冷处理的钢板先400～450℃进行预热，预热时间为6～8h，然后快速升温至820～850℃保温，保温时间3～5min/mm，保温后入水快速冷却，入水温度≥700℃，终冷温度≤80℃，获得淬火钢板；获得淬火钢板在淬火后进行四切精整，仅留取样位置在获得淬火钢板上，避免回火后火切对性能稳定性的影响；临界回火热处理工艺如下：获得淬火钢板先450～500℃进行预热保温，保温时间按照淬火钢板的厚度2～3min/mm计算，然后快速升温至630～650℃，保温时间按照淬火钢板的厚度1～2min/mm计算。8.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板及其制造方法，其特征在于，合金成分采用“低c高mn”的新型合金化设计，具较高的淬透性，在冷却速率大于0.1℃/s时，淬火后均可获得板条状的马氏体组织；120～300mm厚度的钢板采用常规冷却，钢板心部可以轻松淬透，获得厚度方向均匀的马氏体组织；经过临界回火热处理后，钢板成品显微组织为亚微米尺度板条状的回火马氏体 逆转变奥氏复合层状组织及少量的纳米状碳化物，钢板厚度方向的组织、性能均匀性较好。9.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板及其制造方法，其特征在于，钢板具有较好的耐疲劳性能，光滑圆样轴向拉-压载荷的高周疲劳实验结果表明，当经受107次疲劳循环时，该钢的疲劳极限强度约450mpa，在低于450mpa拉压应力以下使用，理论上具有“无限”疲劳循环寿命；显微组织中含有高含量的大角度晶界及逆转奥氏体组织，在疲劳裂纹扩展过程中，大角度晶界有效阻碍疲劳裂纹的扩展，逆转奥氏体发生trip效应，吸收大量应变能，钝化裂纹，减缓裂纹的扩展速率。10.根据权利要求1所述的一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板及其制造方法，其特征在于，所述的低碳中锰钢具有高电阻率及低磁导率的特性；该钢成品组织中含有10.0～30.0％的逆转奥氏体组织，奥氏体组织是顺磁性的，可以明显降低钢的磁导率；mn元素有明显提高钢的电阻率的作用，jmatpro理论计算表明，该成分钢的电阻率是常规低合金结构钢q345b的200～300％；高电阻率及低磁导率，有利于降低交变磁场环境下的磁滞损耗、涡流损耗，更加适合在临电环境下使用。

技术总结
一种超厚高强韧高均质水电用特厚钢板及其制造方法，其成分按质量百分比含C 0.02～0.10％，Si≤0.30％，Mn 4.0～8.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als 0.015～0.040％，Cr≤0.4％，Mo≤0.40％，Ni≤1.0％，Cu≤0.3％，Nb≤0.030％，V 0.04～0.12％，Ca 0.001～0.005％，B≤0.002％，稀土0.01～0.04％，余量为Fe；制造方法包括以下步骤：(1)高炉铁水冶炼；(2)KR预脱硫；(3)转炉出钢：(4)VD/RH真空脱碳；(5)LF精炼；(6)VD/RH真空脱气；(7)模铸；(8)热清热装；(9)钢锭加热；(10)轧制；(11)ACC冷却；(12)堆冷；(13)淬火；(14)临界回火。本发明的钢具有极佳的淬透性，满足120-300mm特厚钢板常规淬火条件需要，生产钢板的强塑性、延伸率、低温韧性、组织性能均匀性远好于传统CrNiMo合金的调质高强钢。CrNiMo合金的调质高强钢。CrNiMo合金的调质高强钢。


技术研发人员：黄红乾 杜林秀 高秀华 吴红艳 高彩茹 蓝慧芳 刘洋 陶振
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2022/11/11