一种超厚高强抗层状撕裂q500d-z35水电机组钢板及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种超厚高强抗层状撕裂Q500D?Z35钢板，同时还涉及该钢板的生产方法，满足制造大型、特大型水电站发电机组用钢板的这些质量要求。通过适量碳和合金元素配比，解决钢板淬透性、淬硬性难题，结合合理的淬火设备、调质工艺制度，使钢板微观组织达到适宜形貌的粒状贝氏体、多边形铁素体、回火索氏体的合理搭配，保证钢板母材和焊接消应处理后的性能满足使用要求。通过适当锭型选择，严格合理的炼钢工艺、钢锭浇铸工艺、钢锭锻造工艺、钢板轧制工艺，保证达到要求厚度和钢板单重要求，并且在大厚度、大单重条件下达到优良的低倍组织，从而保证钢板心部质量、抗层状撕裂性能和整板的均匀性。
【专利说明】
-种超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35水电机组钢板及其制造 方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体设及一种用于制造大型、特大型水电发电机组的 超厚、高强度、抗层状撕裂Q500D-Z35钢板，W及该钢板的制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着中国能源结构调整步伐的深入，水电已经被视为未来国内电力发展的主流趋 势，国外水电发展也是方兴未艾，随着水电发电技术的发展，大型、特大型水电站逐渐成为 水电建设项目的主流，如国内乌东德水电项目单机装机容量达到了85万千瓦，总装机容量 达到1020万千瓦，白鹤滩水电项目单机装机容量达到了 100万千瓦，总装机容量达到1600万 千瓦。对制造大型、特大型水电站发电机组所使用的钢板的技术质量要求越来越高，生产难 度越来越大，制造大型、特大型水电站发电机组所使用钢板的质量难度主要表现在：
[0003] (1)、钢板越来越厚，一般在IOOmmW上，最大厚度达到350mm;
[0004] 间、钢板单重越来越大，单张钢板最大重量达到40t W上；
[0005] 间、内部质量要求高，超声波无损检验要达到I级水平；
[0006] (4)、强度越来越高，达到屈服强度500M化级，而且是焊接消应处理W后的强度，靠 正火已经不能保证强度，必须调质，而对于大厚度钢板，受其冷却能力限制，泽火的难度极 大；
[0007] 间、初性要求高，要求-2(TC横向冲击吸收能达到47JW上，结合高强度，钢板性能 保证难度极大；
[000引（6)、抗层状撕裂性能要求高，钢板服役期间不单沿平面方向受力，而且沿厚度方向 受力，不能产生层状撕裂，一般要求达到抗层状撕裂的最高级别一Z35级，即厚度方向断面 收缩率>35 %;
[0009] (7)、焊接性能要求高，要求钢板CEV很低，厚度>240mm钢板的CEV不得大于0.62%， 成份和性能矛盾十分突出，极大地增加了保证钢板各项性能的难度；
[0010] 脚、均匀性要好，对钢板成份偏析提出严格要求。
[OOW (9)、钢板力旺性能好，能够进行较大角度弯曲，切割性能好。
【发明内容】
[0012] 针对制造大型、特大型水电站发电机组用钢板的运些质量和生产技术难题，本发 明的目的在于提供一种超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板，达到W下技术要求：
[0013] (1)、钢板最大厚度350mm;
[0014] 间、单张钢板最大重量45t;
[001引间、超声波无损检验要达到I级水平；
[0016] (4)、性能达到下表要求；
[0017] Q500D-Z35水电钢板性能
[001 引
[0019] 巧)、板厚101111111~170111111时，〔6￥《0.58%;板厚>170111111~240111111时，〔6￥《0.60%;板 厚>240111111~300111111时，〔6￥《0.62%;板厚>300111111~350111111时，〔6￥《0.65%;
[0020] 做、钢板成份偏析满足下表要求。
[0021] 成份偏析允许偏差表
[0022]
[0023 ] (7)、钢板强抗层状撕裂，Z向性能达至ljZ35要求；
[0024] 脚、钢板加工性能好，可W较大角度弯曲，切割性能好。
[0025] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超厚高强抗层状撕裂 Q500D-Z35水电机组钢板，钢板是由W下质量百分比的组分烙炼而成:C:0.10%~0.16%， Si:0.15%~0.50%，Mn:0.90%~1.70%，P《0.010%，S《0.003%，Ni:0.80%~1.90%， Cr:0.50%~1.00% ,Mo:0.50%~0.80% ,Cu:0.20%~0.60% ,Nb:0.010%~0.050% ,Al: 《0.030% ,Ti :0.010 % ~0.030%，V: 0.002% ~0.050% ,Ca :0.0010% ~0.0030 %，B: 0.0001 %~0.0030%，余量为化和不可避免的杂质。
[00%]本发明钢板长度化学成分设计，采用适量碳和化、吐、加、1〇等合金元素配比，解决 钢板泽透性、泽硬性难题，使钢板微观组织达到适宜形貌的粒状贝氏体、多边形铁素体、回 火索氏体的合理搭配。Nb、Al、Ti细化组织，同时Ni提高初性，保证钢板母材和焊接消应处理 后的性能满足要求，保证CEV满足要求。Si、A1二者结合脱氧，Al对钢液深度脱氧，保证完全 镇静钢。化处理改善钢中夹杂物形态，提高钢板综合性能，Ti和化形成耐高溫的氧化物提高 焊接性能。另外再尽量降低有害元素P、S含量。
[0027]钢板中各组分及含量在本发明中的作用是：
[00測（1)、碳(C)
[0029] 能够明显提高钢板泽透性、泽硬性，从而有效提高钢板强度、硬度。但现代高强钢 的发展是逐步降低碳含量的过程，碳含量的降低，一方面有利于提高钢的初性，另一方面可 显著地改善钢的焊接性能。对于需要更高初性和焊接性能的受力复杂的大型调质钢结构 件，通常采用0.12 %~0.17 %的碳含量设计。
[0030] 间、娃（Si)
[0031] 在炼钢过程中作为最经济的还原剂和脱氧剂，一般认为0.40% W下含量的Si不能 对钢板性能起到作用，本发明一定含量的Si主要是保证钢液的精炼脱氧效果。
[0032] 间、儘(Mn)
[0033] 是扩大奥氏体相区的元素，随着含量的增加，能够显著提高钢板泽透性，改善钢的 热加工性能。但Mn也能增加钢得回火脆性，儘量过高，对于大厚度钢板易出现中屯、偏析。因 此其含量不宜太高，一般控制在0.90 %~1.70 %之间。
[0034] (4)、憐(P)、硫（S)
[0035] 属于钢中有害元素，尽量降低其含量。其中P增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，冷 弯性能变坏，降低塑性;S在锻造和社制时造成裂纹，形成塑性的MnS夹杂物增加钢的各向异 性，割裂钢基体一致性，降低钢的延展性和初性。
[0036] 间、儀(Ni)
[0037] 能提高钢板泽透性，尤其在改善钢板在低溫下的初性，使初脆转变溫度下降方面 作用明显。Ni在钢中只形成固溶体，而且固溶强化不明显，主要在塑性变形过程提高材料的 初性。
[003 引（6)、铭（Cr)
[0039] 显著提高泽透性、泽硬性并有固溶强化提高钢的强度和硬度的作用，但在钢板初 性和回火脆性方面会带来一定不利影响。因此可根据强初性要求，确定合理得化含量。根据 钢的强初性要求一般在0.50~1.00 %之间。
[0040] (7)、钢(Mo)
[0041 ]可使钢C曲线右移，显著提高钢的泽透性、泽硬性，尤其是能够提高钢的回火溫定 性，利于调质处理工艺，利于调质后获得细晶粒的回火索氏体，使钢板强初性得到改善。
[0042] 脚、铜（Cu)
[0043] 在低合金钢中，Cu是扩大奥氏体相区元素，提高钢的泽透性，Cu对钢的临界溫度、 泽透性、及其固溶强化作用与Ni相似，化可W提高钢的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀能力，Cu可 在钢表面形成薄膜，阻止氨进入，0.25 %的化即可抑制氨脆的发生。
[0044] (9)、妮(Nb)
[0045] Nb对晶粒细化作用十分明显，通过变形过程中Nb(C、N)应变诱导析出阻碍形变奥 氏体回复、再结晶、经控社控冷使精社阶段非再结晶区社制的形变奥氏体组织再相变时转 变成细小的相变产物。
[0046] (10)、侣(AL)
[0047] AL是强脱氧元素，在Si脱氧后，用AL终脱氧，降低钢中氧及氧化物夹杂含量，提高 钢的综合性能;0.020% W上的全AL含量是细晶粒钢的标志。
[0048] (11)、铁(Ti)
[0049] 铁是强烈的固N元素，细小的TiN粒子可有效地阻碍钢在加热时奥氏体晶粒的长 大，从而保证变形前较好的晶粒组织准备，为良好的性能打下基础;精炼过程控制Ti的加入 时机，形成Ti的合适氧化物粒子，能显著地改善钢焊接热影响取得初性。
[0050] (12)、饥(V)
[0051] 微合金化具有较高的析出强化作用，调质钢中可W提高钢的泽透性，但根据经验， 较少V对泽透性提高不大，可能影响初性，且对CEV影响较大。
[0化2] (13)、巧（Ca)
[0053] 首先Ca是极强的脱氧元素，利于钢液深脱氧，其次Ca可W改变脱氧、脱硫产物性 质，一方面降低夹杂物，另一方面改善残留于钢中的夹杂物的有害影响，此外，钢中化的化 合物还可W改善钢的焊接性能，巧的氧化物在>1350°C的高溫下依然能够保持粒子形态而 不被溶解，能够起到钉扎晶界的作用，从而避免焊接热影响区晶粒粗化而导致的初性恶化， 避免焊接后钢初性的降低。
[0054] (14)、棚(B)
[0055] B能显著提高钢板泽透性，但其在晶界偏聚，会严重影响钢板初性，同时增加泽火 裂纹倾向，所W较薄规格可W加微量B提高泽透性、泽硬性从而提高强度与硬度，厚规格不 考虑加B。
[0056] 制造上述超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35水电机组钢板的方法，步骤如下
[0057] (1)、钢锭及锻巧尺寸确定
[0058] 钢锭选择梅花形锭型，运种锭型周向冷却凝固条件相同，高厚比、宽厚比、高度、直 径等参数选择合理，组织致密，均匀性好，适合锻造。根据目标钢板单重和厚度、宽度、长度 尺寸，充分计算、详细分析各阶段成材率，确定采用的钢锭公称重量，确保达到目标钢板尺 寸，各阶段利用率高，确保钢板质量性能合格；
[0059] 间、初炼
[0060] 初炼在EAF电弧炉内进行，要求炉况良好情况下冶炼本钢种。根据钢锭重量确定原 材料重量，入炉原材料控制适当的料型比，即控制I级废钢、n级废钢、生铁和轻薄料的比 例，其中I级废钢不少于70%，生铁保证钢液纯沸腾配碳量要求；
[0061 ]初炼前期优化造渣操作，最大限度脱除钢液中的憐，渣量不少于50kg/t钢，钢水 [門<0.003 %后可提溫脱碳，避免钢液过氧化，出钢前钢液碳含量不得低于0.05 %，后期要 有足够的纯沸腾时间净化钢液，钢液溫度1640°C W上后初炼结束、出钢；
[0062] 盛放钢液的钢包烘烤至内壁溫度lOOOrW上，出钢后大包二次测溫溫度在1600°C W上，出钢过程随钢流加入160-180kg/t钢水的MnSi合金进行预脱氧，出钢过程钢包底吹Ar 气压力>0.3MPa;
[006；3] 间、精炼
[0064] 精炼包括LF精炼和VD真空精炼，LF精炼是对钢水脱氧、脱硫，LF精炼炉座包后喂入 侣线，送电升溫后分批加入及造渣剂和脱氧剂，LF精炼过程适量补喂侣线，LF精炼过程钢液 中Al含量在0.015 % W上，扩散脱氧和沉淀脱氧联合进行，LF总精炼周期65min W上，快速变 渣，白渣保持时间55minW上，精炼过程Al线总用量6-7m/t钢，造渣剂总用量不少于16kg/t 钢，前、中、后不同时期精炼渣流动性合适，粉状脱氧剂SiC粉、Al粒的用量为6-化g/t钢，吊 包中Al含量在0.020% W上;LF精炼的另一目的是精调成分，根据钢的目标成分，调入合金， 让钢板成分达到目标要求；
[0065] LF精炼结束后吊包进入VD真空精炼；
[0066] VD真空精炼前根据钢的Al含量要求，一次性喂入Al线，真空过程钢液面渣量控制 在1.5 ±0.1 kg/t钢;真空度《66化，真空保持时间>20min，真空前15分钟氣气流量不得小 于80化/分钟，真空后5~Smin氣气流量10-30NL/分钟软吹，保证了钢液真空脱气效果和促 进夹杂物上浮去除。真空后用德国贺利±定氨仪测钢液H含量不得高于1.化pm;
[0067] (4)、钢锭诱铸
[0068] 钢锭选择梅花形锭型，钢锭模使用前预热至60~130°C，诱铸在真空条件下进行， 诱铸过程真空度40化W下，开诱过热度55°C~65°C，钢锭本体诱铸12~16min，帽口诱铸5~ Tmin;铸毕加入保溫剂20~25kg/t钢和适量发热剂，保钢锭补缩充分，钢锭致密均匀。钢锭 完全凝固并有一定强度后从钢锭模中脱出后送去锻造；
[0069] 间、锻造
[0070] 根据锭型、钢巧尺寸选择适当锻机，充分保证锻造比和压下量，最大限度提高钢巧 致密度。选择合理成材火次，要经过墳粗和平锻阶段，保证钢锭各个方向的变形量不低于 80%，最大压下量不低于400mm;
[0071] 锻后钢巧扩氨退火，退火保溫时间不低于72h，避免冷却过程二次缺陷的产生。退 火后清理表面缺陷；
[00巧 （6)、社板
[0073] 锻造后的钢巧在均热炉加热，惊炉至炉溫《900°C钢巧装炉，装炉后炯钢化W上， 1000°C W下升溫速度控制在120°C AW下，最高加热溫度1280°C，均热溫度1220-1260°C，钢 巧透烧、溫度均匀后开始社板。社前确保社机状态，社制力、扭距等主要工艺参数发挥最大， 社板过程采用高溫低速大压下工艺，实现钢巧屯、部强压下，开社溫度1050~115(TC，终社溫 度880~990°C，单道次压下率>20% ;社板过程充分发挥立漉作用，确保立漉挤边效果提高 板型质量，提高平直度，使用高压水除鱗，提高钢板表面质量；
[0074] 社后W返红溫度600°C为目标进行ACC水冷，为钢板组织打下良好基础。社后钢板 缓慢冷却至常溫；
[00对例、热处理
[0076] 采用泽火和回火，加热在车底式加热炉中进行，本钢板因其超厚、超重，只能在特 制的槽式泽火装置中泽火，同时，泽火溫度选择极为重要，传统的泽火工艺已经不能满足钢 板组织、性能要求，必须进行特殊的两相区泽火。泽火保溫溫度850~880°C，升溫时间0.7~ 1.2min/mm，保溫时间2.0~2.5min/mm，泽火加热保证充分奥氏体化和合金元素的固溶；回 火加热溫度650 ± 10°C，升溫时间1.0~1.6min/mm，保溫时间3.6~4.5min/mm，回火后保证 性能达到要求。泽火在泽火槽中进行，钢板出加热炉到完全入水耗时不超过3.Omin,钢板溫 度达到常溫后出水，控制槽中水循环状态，实现核沸腾，钢板泽火组织为适当形态的粒状贝 氏体、多边形铁素体和少量马氏体，回火后组织为适当形态的回火粒状贝氏体、多边形铁素 体和少量回火索氏体。
[0077] 本发明Q500D-Z35钢板制造方法的关键在于双真空梅花型钢锭锻社和热处理步 骤。
[0078] 步骤（1)重点是梅花形锭型的选择，实现钢锭顺序凝固、充分补缩，获得致密均匀 的钢锭。通过充分计算、分析，提高各阶段利用率高。
[0079] 步骤(2)严格控制原材料，保证钢液纯沸腾提高钢的纯净度，降低有害元素憐含 量，出钢随钢流加入MnSi合金150kg/t钢水预脱氧，为钢液精炼创造良好条件。
[0080] 步骤(3)重点是LF精炼脱氧、脱硫原料用量和使用次序，扩散脱氧与沉淀脱氧结 合，达到钢液深脱氧、深脱硫、精调成分、溫度合适;VD真空精炼有效去除钢中氨、氧、氮气体 含量，同时，在高真空条件下化学反应平衡移动，进一步净化钢液。
[0081] 步骤(4)关键是钢锭诱铸工艺控制，在真空条件下诱铸，与大气条件下诱铸相比， 避免了钢液氧化二次污染保证了钢锭的纯净度，同时诱铸工艺控制，保证了钢锭的致密度 和均匀性，为钢板超声波探伤、Z向性能打下了良好基础。
[0082] 步骤(5)通过锻造比和压下量控制、锻造工艺控制，保证了钢巧、钢巧屯、部质量，细 化了钢的组织，为钢板超声波探伤、Z向性能和初性提供了良好的组织保证。
[0083] 步骤(6)在于钢板成型，进一步提高内部质量和性能，达到优良的板型质量，提高 平直度，提高钢板表面质量。
[0084] 步骤(7)的泽火溫度、回火溫度、加热保溫时间、泽火水冷时间的选择极为重要，本 发明钢板厚度大、强度高、初性要求高，对热处理工艺极为敏感，热处理范围窄，热处理参数 选择对钢板的机械性能影响极大。
[0085] 与现有技术相比，本发明的优点在于:提出一种超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35钢 板，同时还设及该钢板的生产方法，满足制造大型、特大型水电站发电机组用钢板的运些质 量要求。通过适量碳和合金元素配比，解决钢板泽透性、泽硬性难题，结合合理的泽火设备、 调质工艺制度，使钢板微观组织达到适宜形貌的粒状贝氏体、多边形铁素体、回火索氏体的 合理搭配，保证钢板母材和焊接消应处理后的性能满足使用要求。通过适当锭型选择，严格 合理的炼钢工艺、钢锭诱铸工艺、钢锭锻造工艺、钢板社制工艺，保证达到要求厚度和钢板 单重要求，并且在大厚度、大单重条件下达到优良的低倍组织，从而保证钢板屯、部质量、抗 层状撕裂性能和整板的均匀性。运种超厚、高强、抗层状撕裂Q500D-Z35钢板完全满足大型、 特大型水电站发电机组的使用要求。
[0086] 本发明钢板的化学成分设计采用适量碳和化、吐、加、1〇等合金元素配比，解决钢 板泽透性、泽硬性难题，保证CEV满足要求，同时Ni提高初性，Si、Al、Ti和Ca净化钢液、改善 钢中夹杂物形态、提高焊接性能，Nb、Al、Ti细化组织，结合发明的双真空梅花型钢锭锻社和 热处理制造方法，降低有害元素P、S含量，达到钢板内部高纯净度、高致密度、高均匀性，超 声波探伤满足I级要求，Z向断面收缩率达到Z35要求，微观组织为适当形态回火粒状贝氏 体、多边形铁素体和少量回火索氏体混合组织，晶粒细小、均匀，解决了其他方法所不能解 决的晶粒粗大问题，确保钢板高强度、高初性，强初性达到预期值，焊接性能优良，弯曲切割 等冷加工性能优良，同时达到了大单重(最大单重45t)和大厚度(最大厚度350mm)。
[0087] 本发明钢板综合性能优良，增强了市场竞争力，填补了国内空白，质量、性能指标 达到并超过了制造大型、特大型水电站发电机组用超厚高强抗层状撕裂钢板的要求。可广 泛用于大型、特大型水电项目发电机组制造。
【附图说明】
[0088] 图1为本发明实施例1回火组织金相图，放大100倍；
[0089] 图2为本发明实施例1回火组织金相图，放大500倍；
[0090] 图3为本发明实施例2回火组织金相图，放大100倍；
[0091 ]图4为本发明实施例2回火组织金相图，放大500倍；
[0092] 图5为本发明实施例3回火组织金相图，放大100倍；
[0093] 图6为本发明实施例3回火组织金相图，放大500倍。
【具体实施方式】
[0094] W下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[00巧]实施例1
[0096] 本实施例的钢种牌号Q500D-Z35，钢板厚度265mm，钢板单重45t。其是由W下质量 百分数的组分烙炼而成，C:0.14%，Si:0.35%，Mn:0.98%，P:0.008%，S:0.001% ,Ni: 1.02% ,Cr :0.62% ,Mo :0.50% ,Cu :0.28% ,Nb :0.029% ,Al :0.030% ,Ti :0.022 % ,V: 0.002%，Ca:0.0015%，B:0.0003%，余量为化和不可避免的杂质。
[0097] 本实施例超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板生产方法的步骤如下：
[0098] 步骤（1)钢锭及锻巧尺寸确定，钢锭选择梅花形锭型，钢锭公称重量70t，锻造后钢 巧厚度880mm、宽度2100mm、长度3900mm。
[0099] 步骤（2)初炼，初炼在EAF电弧炉内进行，配料I级废钢80 %，生铁12 %。初炼渣量 42kg/t钢，钢水[門=0.003%后可提溫脱碳，出钢前钢液碳含量0.05%，后期纯沸腾时间 8min，钢液出钢溫度1640°C，盛放钢液的钢包烘烤至内壁溫度>1000°C，出钢后大包二次测 溫溫度1585°C。出钢随钢流加入MnSi合金150kg/t钢水预脱氧，出钢过程钢包底吹Ar气压力 0.SMPa O
[0100] 步骤(3)精炼，LF精炼炉座包后喂入500m侣线，送电升溫后分批加入及造渣剂和脱 氧剂，LF精炼过程钢液[AL]含量在0.015 % W上，LF总精炼周期SOmin，白渣保持时间65min W上，精炼过程Al线总用量7.6m/t钢，造渣剂总用量16kg/t钢，粉状脱氧剂SiC粉、AL粒等用 量5.2kg/t钢，吊包Al含量0.022 %。VD真空精炼前一次性喂入AL线50m，真空过程钢液面渣 量1.2kg/t钢，《66化高真空度保持时间20min，真空前15分钟氣气流量80化/分钟，真空后 5min~Smin氣气流量10-30NL/分钟软吹，真空后用德国贺利±定氨仪测钢液阳]含量不得 高于 1 .Oppm。
[0101] 步骤(4)钢锭诱铸，钢锭模使用前预热至12(TC，诱铸在真空条件下进行，诱铸过程 真空度40化W下，开诱过热度58°C，钢锭本体诱铸13min，帽口诱铸5min。铸毕加入保溫剂 20kg/t钢和适量发热剂。钢锭完全凝固并有一定强度后从钢锭模中脱出，送去锻造。
[0102] 步骤(5)锻造，锻造在1950化锻机上进行，=火成材，经过墳粗和平锻阶段，钢锭各 个方向的变形量不低于90%，最大压下量450mm。锻后钢巧扩氨退火，退火保溫时间72h，退 火后清理表面缺陷。
[0103] 步骤(6)社板，锻造后的钢巧在均热炉加热，惊炉至炉溫《800 °C钢巧装炉，装炉后 炯钢化，1000°C W下升溫速度110°C A，最高加热溫度1280°C，均热溫度1220°C，开社溫度 1050°C，终社溫度920°C，压下率>20%的社板道次数5道，社后W返红溫度600°C为目标ACC 水冷溫度。钢板板型良好，平直度5mm/m，钢板表面轻微氧化铁皮，修磨后合格，不影响钢板 厚度公差。社后钢板缓慢冷却至常溫。
[0104] 步骤(7)热处理，钢板热处理方式为泽火、回火，热处理加热在车底式加热炉中进 行，泽火加热溫度870± 10°C，保溫2.5min/mm，回火加热溫度650± 10°C，保溫4. Omin/mm，泽 火在特制的泽火槽中进行，钢板出加热炉到完全入水耗时1.5min，钢板溫度达到常溫后出 水，控制槽中水循环状态，实现核沸腾。
[0105] 本实施例超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板质量性能如下：
[0106] (1K超声波无损检验，达到SEL072-77德国《厚钢板超声波检验供货技术条件H级， 达到NB/T 47013.3-2015《承压设备无损检测第S部分超声波检测》I级；
[0107] 间、钢板性能，母材性能见下表。
[010引 Q500D-Z35水电钢板母材性能
[0109] L一 I I ,」 、i /、；^^]交 |工日巳,心。V - W ?。。/0 ,
化乂勺巡韦'C別,|工 、勺巡韦'C別下n'l化 可焊性良好，焊接工艺评定表明合适焊材、焊接工艺时，钢板焊接接头抗拉强度600M化左 右，焊缝中屯、、最大热影响区、烙合线-20°C横向冲击初性均在90JW上。
[011引间、钢板组织
[0119] 回火粒状贝氏体、多边形铁素体和少量回火索氏体，形貌见图1、2。
[0120] 实施例2
[0121] 本实施例的钢种牌号Q500D-Z35，钢板厚度325mm，钢板单重34t。其是由W下质量 百分数的组分烙炼而成，C:0.15%，Si:0.45%，Mn:0.90%，P:0.006%，S:0.001% ,Ni: 1.22% ,Cr :0.59% ,Mo :0.55% ,Cu :0.26% ,Nb :0.032% ,Al :0.029% ,Ti :0.020 % ,V: 0.002%，化:0.0020%，B:0.0003%，余量为化和不可避免的杂质。
[0122] 本实施例超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板生产方法的步骤如下：
[0123] 步骤（1)钢锭及锻巧尺寸确定，钢锭选择梅花形锭型，钢锭公称重量60t，锻造后钢 巧厚度1020mm、宽度1600mm、长度3900mm。
[0124] 步骤（2)初炼，初炼在EAF电弧炉内进行，配料I级废钢85%，生铁12%。初炼渣量 46kg/t钢，钢水[門=0.003%后可提溫脱碳，出钢前钢液碳含量0.05%，后期纯沸腾时间 lOmin，钢液出钢溫度1650°C，盛放钢液的钢包烘烤至内壁溫度>1000°C，出钢后大包二次 测溫溫度1595°C。出钢随钢流加入MnSi合金190kg/t钢水预脱氧，出钢过程钢包底吹Ar气压 为0.5M化。
[0125] 步骤(3)精炼，LF精炼炉座包后喂入700m侣线，送电升溫后分批加入及造渣剂和脱 氧剂，LF精炼过程钢液[AL]含量在0.020 % W上，LF总精炼周期IOOmin，白渣保持时间82min W上，精炼过程Al线总用量8.Om/t钢，造渣剂总用量18kg/t钢，粉状脱氧剂SiC粉、AL粒等用 量5.9kg/t钢，吊包[Al ]为0.026%。VD真空精炼前一次性喂入AL线150m，真空过程钢液面渣 量1.3kg/t钢，《66化高真空度保持时间25min，真空前15分钟氣气流量80化/分钟，真空后 5min~Smin氣气流量10-30NL/分钟软吹，真空后用德国贺利±定氨仪测钢液H含量不得高 于O.Sppm。
[0126] 步骤(4)钢锭诱铸，钢锭模使用前预热至10(TC，诱铸在真空条件下进行，诱铸过程 真空度40化W下，开诱过热度55°C，钢锭本体诱铸12min，帽口诱铸5min。铸毕加入保溫剂 21kg/t钢和适量发热剂。钢锭完全凝固并有一定强度后从钢锭模中脱出，送去锻造。
[0127] 步骤(5)锻造，锻造在1950化锻机上进行，=火成材，经过墳粗和平锻阶段，钢锭各 个方向的变形量不低于100%，最大压下量500mm。锻后钢巧扩氨退火，退火保溫时间SOh，退 火后清理表面缺陷。
[0128] 步骤(6)社板，锻造后的钢巧在均热炉加热，惊炉至炉溫《600 °C钢巧装炉，装炉后 炯钢3h，1000°C W下升溫速度11 (TC A，最高加热溫度1260°C，均热溫度1220°C，开社溫度 1100°C，终社溫度900°C，压下率>20%的社板道次数5道，社后W返红溫度600°C为目标ACC 水冷溫度。钢板板型良好，平直度5mm/m，钢板表面轻微氧化铁皮，修磨后合格，不影响钢板 厚度公差。社后钢板缓慢冷却至常溫。
[0129] 步骤(7)热处理，钢板热处理方式为泽火、回火，热处理加热在车底式加热炉中进 行，泽火加热溫度870± 10°C，保溫2.3min/mm，回火加热溫度650± 10°C，保溫4. Omin/mm，泽 火在特制的泽火槽中进行，钢板出加热炉到完全入水耗时1.Omin,钢板溫度达到常溫后出 水，控制槽中水循环状态，实现核沸腾。
[0130] 本实施例超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板质量性能如下：
[0131] W、超声波无损检验，达到SEL072-77德国《厚钢板超声波检验供货技术条件H级， 达到NB/T 47013.3-2015《承压设备无损检测第S部分超声波检测》I级；
[0132] 间、钢板性能，母材性能见下表。
[0133] Q500D-Z35水电钢板母材性能 「01341
[0142] (4)、焊接性能，CEV = O.62%，并且实际焊接评定实验表明，抗裂性试验表明钢板 可焊性良好，焊接工艺评定表明合适焊材、焊接工艺时，钢板焊接接头抗拉强度590M化左 右，焊缝中屯、、最大热影响区、烙合线-20°C横向冲击初性均在80JW上。
[0143] 间、钢板组织
[0144] 回火粒状贝氏体、多边形铁素体和少量回火索氏体，形貌见图3、4。
[0145] 实施例3
[0146] 本实施例的钢种牌号Q500D-Z35,钢板厚度210mm，钢板单重29t。其是由W下质量 百分数的组分烙炼而成，C:0.12%，Si:0.29%，Mn:1.02%，P:0.006%，S:0.001% ,Ni: 0.90% ,Cr :0.67 % ,Mo :0.45% ,Cu :0.20 % ,Nb :0.025 % ,Al :0.029% ,Ti :0.022 % ,V: 0.002%，Ca:0.0010%，B:0.0002%，余量为化和不可避免的杂质。
[0147] 本实施例超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板生产方法的步骤如下：
[0148] 步骤（1)钢锭及锻巧尺寸确定，钢锭选择梅花形锭型，钢锭公称重量50t，锻造后钢 巧厚度810mm、宽度2100mm、长度3900mm。
[0149] 步骤（2)初炼，初炼在EAF电弧炉内进行，配料I级废钢80 %，生铁15 %。初炼渣量 40kg/t钢，钢水[門=0.003%后可提溫脱碳，出钢前钢液碳含量0.05%，后期纯沸腾时间 8min，钢液出钢溫度1640°C，盛放钢液的钢包烘烤至内壁溫度>1000°C，出钢后大包二次测 溫溫度1595°C。出钢随钢流加入MnSi合金160kg/t钢水预脱氧，出钢过程钢包底吹Ar气压力 0.SMPa O
[0150] 步骤(3)精炼，LF精炼炉座包后喂入600m侣线，送电升溫后分批加入及造渣剂和脱 氧剂，LF精炼过程钢液Al含量在0.015 % W上，LF总精炼周期SOmin，白渣保持时间55min W 上，精炼过程Al线总用量7.Om/t钢，造渣剂总用量16kg/t钢，粉状脱氧剂SiC粉、Al粒等用量 5.0kg/t钢，吊包[41]0.021%。￥0真空精炼前一次性喂入41线100111，真空过程钢液面渣量 1.2kg/t钢，《66化高真空度保持时间25min，真空前15分钟氣气流量80化/分钟，真空后 5min~Smin氣气流量10-30NL/分钟软吹，真空后用德国贺利±定氨仪测钢液阳]含量不得 高于 0.9ppm。
[0151] 步骤(4)钢锭诱铸，钢锭模使用前预热至Iior，诱铸在真空条件下进行，诱铸过程 真空度40化W下，开诱过热度55°C，钢锭本体诱铸12min，帽口诱铸5min。铸毕加入保溫剂 20kg/t钢和适量发热剂。钢锭完全凝固并有一定强度后从钢锭模中脱出，送去锻造。
[0152] 步骤(5)锻造，锻造在1950化锻机上进行，=火成材，经过墳粗和平锻阶段，钢锭各 个方向的变形量不低于80%，最大压下量470mm。锻后钢巧扩氨退火，退火保溫时间72h，退 火后清理表面缺陷。
[0153] 步骤(6)社板，锻造后的钢巧在均热炉加热，惊炉至炉溫《800 °C钢巧装炉，装炉后 炯钢化，1000°C W下升溫速度11 (TC A，最高加热溫度1260°C，均热溫度1240°C，开社溫度 1 IOOtrc，终社溫度890°C，压下率>20%的社板道次数5道，社后W返红溫度600°C为目标 ACC水冷。钢板板型良好，平直度5mm/m，钢板表面轻微氧化铁皮，修磨后合格，不影响钢板厚 度公差。社后钢板缓慢冷却至常溫。
[0154] 步骤(7)热处理，钢板热处理方式为泽火、回火，热处理加热在车底式加热炉中进 行，泽火加热溫度870± 10°C，保溫2.3min/mm，回火加热溫度650± 10°C，保溫4. Omin/mm，泽 火在特制的泽火槽中进行，钢板出加热炉到完全入水耗时1.Omin,钢板溫度达到常溫后出 水，控制槽中水循环状态，实现核沸腾。
[0155] 本实施例超厚、高强、抗层状撕裂的Q500D-Z35钢板质量性能如下：
[0156] (II、超声波无损检验，达到SEL072-77德国《厚钢板超声波检验供货技术条件H级， 达到NB/T 47013.3-2015《承压设备无损检测第S部分超声波检测》I级；
[0157] 间、钢板性能，母材性能见下表。
[0158] Q500D-Z35水电钢板母材性能 「01591
[0167]~(4)、焊接性能，CEV = O. 58%，并且实际焊接评定实验表明，抗裂性试验表明钢板 可焊性良好，焊接工艺评定表明合适焊材、焊接工艺时，钢板焊接接头抗拉强度590M化左 右，焊缝中屯、、最大热影响区、烙合线-2(TC横向冲击初性均在80JW上。
[016引间、钢板组织
[0169]回火粒状贝氏体、多边形铁素体和少量回火索氏体，形貌见图5、6。
【主权项】
1. 一种超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35水电机组钢板，其特征在于:钢板是由以下质量 百分比的组分熔炼而成：(： ：0.10%~0.16%，51:0.15%~0.50%，]\111:0.90%~1.70%，？彡 0.010%，S彡0.003%，Ni:0.80%~1.90%，Cr: 0.50%~1·00%，Μ〇: 0.50%~0.80%，Cu: 0.20% ~0.60%，Nb:0.010%~0.050%，Al:彡0.030%，Ti:0.010%~0.030%，V: 0.002%~0.050%， 〇&:0.0010%~0.0030%，8:0.0001%~0.0030%，余量为？6和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35水电机组钢板，其特征在于：钢 板金相组织为粒状贝氏体、多边形铁素体、回火索氏体的搭配。3. -种制造权利要求1所述超厚高强抗层状撕裂Q500D-Z35水电机组钢板的方法，其特 征在于:步骤如下 ⑴、钢锭及锻坯尺寸确定 钢锭选择梅花形锭型，根据目标钢板单重和厚度、宽度、长度尺寸，充分计算、详细分析 各阶段成材率，确定采用的钢锭公称重量，确保达到目标钢板尺寸； ⑵、初炼 初炼在EAF电弧炉内进行，根据钢锭重量确定原材料重量，入炉原材料控制适当的料型 比，即控制I级废钢、Π 级废钢、生铁和轻薄料的比例，其中I级废钢不少于70%，生铁保证钢 液纯沸腾配碳量要求； 初炼前期优化造渣操作，最大限度脱除钢液中的磷，渣量不少于50kg/t钢，钢水[P]< 0.003%后可提温脱碳，出钢前钢液碳含量不得低于0.05%，后期要有足够的纯沸腾时间净化 钢液，钢液温度1640 °C以上后初炼结束、出钢； 盛放钢液的钢包烘烤至内壁温度l〇〇〇°C以上，出钢后大包二次测温温度在1600°C以 上，出钢过程随钢流加入160-180kg/t钢水的MnSi合金进行预脱氧，出钢过程钢包底吹Ar气 压力彡0.3MPa; (3)、精炼 精炼包括LF精炼和VD真空精炼，LF精炼是对钢水脱氧、脱硫，LF精炼炉座包后喂入铝 线，送电升温后分批加入及造渣剂和脱氧剂，LF精炼过程适量补喂铝线，LF精炼过程钢液中 Al含量在0.015%以上，扩散脱氧和沉淀脱氧联合进行，LF总精炼周期65min以上，快速变渣， 白渣保持时间55min以上，精炼过程Al线总用量6-7m/t钢，造渣剂总用量不少于16kg/t钢， 粉状脱氧剂SiC粉、Al粒的用量为6-7kg/t钢，吊包中Al含量在0.020%以上;LF精炼的另一目 的是精调成分，根据钢的目标成分，调入合金，让钢板成分达到目标要求； LF精炼结束后吊包进入VD真空精炼； VD真空精炼前根据钢的Al含量要求，一次性喂入Al线，真空过程钢液面渣量控制在1.5 ±0.1kg/t钢；真空度彡66Pa，真空保持时间彡20min，真空前15分钟氩气流量不得小于 80NL/分钟，真空后5~8min氩气流量10-30NL/分钟软吹，真空后测钢液H含量不得高于 1.2ppm； ⑷、钢锭浇铸 钢锭选择梅花形锭型，钢锭模使用前预热至60~130°C，浇铸在真空条件下进行，浇铸 过程真空度40Pa以下，开浇过热度55°C~65°C，钢锭本体浇铸12~16min，帽口浇铸5~ 7min;铸毕加入保温剂20~25 kg/t钢和适量发热剂，钢锭从钢锭模中脱出后送去锻造； (5)、锻造 选择合理成材火次，要经过墩粗和平锻阶段，保证钢锭各个方向的变形量不低于80%， 最大压下量不低于400mm; 锻后钢坯扩氢退火，退火保温时间不低于72h，退火后清理表面缺陷； (6) 、乳板 锻造后的钢坯在均热炉加热，晾炉至炉温<900°C钢坯装炉，装炉后焖钢2h以上，1000 °C以下升温速度控制在120°C/h以下，最高加热温度1280°C，均热温度1220-1260°C，钢坯透 烧、温度均匀后开始乳板，乳板过程采用高温低速大压下工艺，实现钢坯心部强压下，开乳 温度1050~1150°C，终乳温度880~990°C，单道次压下率多20%;乳板过程充分发挥立辊作 用，确保立辊挤边效果提高板型质量，提高平直度，使用高压水除鳞，提高钢板表面质量； 乳后以返红温度600°C为目标进行ACC水冷，乳后钢板缓慢冷却至常温； (7) 、热处理 采用淬火和回火，加热在车底式加热炉中进行，淬火保温温度850~880°C，升温时间 0 · 7~1 · 2 min/mm，保温时间2 ·0~2 · 5 min/mm;回火加热温度650± 10°C，升温时间1 · 0~ 1.6 min/mm，保温时间3.6~4.5 min/mm，淬火在淬火槽中进行，钢板出加热炉到完全入水 耗时不超过3.Omin，钢板温度达到常温后出水，控制槽中水循环状态，实现核沸腾，钢板淬 火组织为适当形态的粒状贝氏体、多边形铁素体和少量马氏体，回火后组织为适当形态的 回火粒状贝氏体、多边形铁素体和少量回火索氏体。
【文档编号】C22C38/14GK105925894SQ201610460363
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】李红文, 李经涛, 常跃峰, 郭先喜, 肖强健, 任振海, 宁康康, 张兴国, 肖登纯
【申请人】江阴兴澄特种钢铁有限公司