心部韧性优异的厚规格800MPa水电钢及其制造方法与流程

本发明属于金属材料生产，具体涉及一种心部韧性优异的厚规格800mpa水电钢及其制造方法，采用连铸坯生产心部韧性优异的特厚规格800mpa级水电钢。

背景技术：

1、随着我国经济社会快速发展，产业结构不断优化以及人民生活水平逐步提高，近年来，电力负荷持续增长，电力系统峰谷差逐步加大，电力系统灵活调节电源需求大增，而光伏、风电等新能源具有波动性、间歇性与随机性等特性，属于不稳定电源，影响电力系统稳定性。

2、抽水蓄能作为目前最成熟且装机量最大的储能技术，具有调峰、填谷、调频、调相、储能、事故备用和黑启动等多种功能，并同时具备项目容量大、安全性好、度电成本低等多种优势，成为目前世界各国保障电力系统安全稳定运行的重要方式。也是我国目前水电项目建设的热点。

3、水电用钢主要用于水电站内的压力管道的制造，少量用于制造肋板、岔管、机组蜗壳等设备。近几年，随着抽水蓄能电站压力管道向大直径、厚管壁方向发展，厚度≥120mm的800mpa级高韧性厚钢板需求逐渐增加。但是由于特厚规格钢板受压缩比限制及钢板本身厚度效应影响，厚度方向心部位置低温韧性较难保证，现有的生产技术无论采用大厚度钢锭或者增加昂贵的合金元素，还是多工序热处理，均存在一定的技术或成本不足。例如，公开号cn115323251a,提出了一种采用低碳、高锰（4-8%）、添加稀土的设计思路替代传统的crnimo合金复合强韧化思路，采用钢锭生产120-300mm特厚均质钢板，但是该方案工序过于复杂，采用钢锭生产成材率过低，工业批量生产难度较大；公开号cn101962741a,一种调质钢板及其生产方法，采用高crnimo合金化及钢锭大压缩比生产100-150mm钢板，该方案ni、mo等贵合金含量偏高，成本偏高，另一方面，在采用钢锭生产、＞4倍压缩比的条件下，钢板未体现心部韧性水平及时效性能，钢板厚度方向性能均匀性有待验证；公开号cn101709432a，大厚度调质型海洋平台用钢及其生产方法，该方案采高c-高nicrmo的成分设计，采用电渣重熔钢定生产152mm厚钢板，合金成本高、工序成本高，且焊接裂纹敏感性指数达到0.37，无法满足水电领域的实际应用需求；公开号cn110791713a,一种低压缩比690mpa级特厚板，采用低c、高mn、高nimo的成分设计，通过连铸坯两火轧制的形式生产120-160mm钢板，工序成本增加、未体现厚度心部韧性情况，且采用将中间坯二次加热至850-930℃后进行二次轧制，实际生产时较难广泛推广；公开号cn102605282a,80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造方法，该方案采用低c-高nimo的成分设计，使用压缩比＞5倍的钢锭，通过两次淬火生产100-190mm的厚钢格，生产过程能耗高、成本高，且未体现厚钢板心部韧性情况；公开号cn105734401a,一种80-150mm厚水电用低裂纹敏感性sx780cf钢板及其生产方法，该方案采用低碳、低锰-高nimo成分设计，生产工序包括：铁水预处理、转炉、氩站、vd真空、lf精炼、vd真空、模铸浇铸、钢锭清理、加热、轧制、调质热处理等，方案工序相对复杂，采用模铸生产效率不高，且在大压缩比条件下，150mm钢板厚度1/4位置-60℃冲击功平均仅132j,未体现厚度心部性能水平；公开号cn109504897a,一种80kg级低碳当量低裂纹敏感性大厚度水电钢及其制造方法，采用低碳、高nimo设计，采用连铸坯低压缩比生产120-150mm水电钢板，虽然权力要求c：0.07-0.12%，ni：0.5-1.8%，但从实施例看，实际c≤0.1%，ni至少＞0.8%，在较高碳含量和较低镍含量的经济生产条件下是否还能够达到实施例中的性能未知，另外也未体现钢板厚度中心位置的韧性情况。

4、综上可见，现有技术生产特厚规格水电钢板，除了工序复杂、效率不高、成本偏高等不足外，针对厚度方向的韧性均匀性方面工作开展较少，而且从实际生产经验看，针对特厚规格钢板实现厚度心部组织性能提升，实现沿钢板厚度方向的均质性确实难度极大，而厚度心部性能的均匀性对大型压力容器、管道的安全稳定运行也具有重要的意义。因此，针对以上问题，发明了一种采用连铸坯生产心部韧性优异的特厚规格800mpa级水电钢及其制造方法，本方法较简洁高效、成本较低，特别是120-150mm厚800mpa级钢板厚度中心位置-40℃横向冲击功≥130j，厚度中心位置5%应变时效后-20℃横向冲击功≥115j，各项性能满水电项目应用需求，具有较好的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种心部韧性优异的厚规格800mpa水电钢及其生产方法，以解决现有技术中的问题。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种心部韧性优异的厚规格800mpa水电钢，其特征在于：包括如下质量比的各组分：c：0.11-0.13%，si:0.1-0.15%，mn：1.05-1.15%，p≤0.015%，s≤0.002%，cr：0.4-0.5%，ni：0.55-0.65%，mo:0.35-0.40%，cu:0.35-0.40%，nb：0.01-0.03%，v：0.055-0.065%，ti：0.006-0.012%，als：0.01-0.02%，b：15-30ppm，mg：8-18ppm，n：60-80ppm，其余为fe和不可避免的杂质。

4、如上所述的心部韧性优异的厚规格800mpa水电钢的制造方法，包括：转炉-炉外精炼-真空脱气-厚板坯连铸-加热-轧制-水冷-调质处理步骤，其特征在于：

5、 1）rh真空处理全程采用氮气作为提升气，在真空度≤60pa下净循环时间≥8分钟，rh高真空结束退泵至5-7kpa循环≥10分钟，破空后化验n含量，根据化学成分添加氮化钒铁或钒铁合金，调整v、n在目标成分范围；调整化学成分后钢水净吹3分钟，喂入si-mg包芯线≥200米，控制mg：8-18ppm，喂线后钢水净吹3-5分钟后上机浇铸；

6、 2）连铸采用低过热度浇铸，控制过热度在15-20℃之间，恒拉速，二冷区电磁搅拌采用单辊搅拌模式，搅拌电流570a，电流频率5hz，凝固末端压下采用大压下模式，累计压下量≥15mm。保证板坯中心偏析≤c1.0级；

7、 3）采用步进梁式加热炉加热，钢坯入炉温度≤200℃，三加段温度1150-1180℃，均热段温度1130-1150℃，钢坯总在炉时间按（1.2-1.4）min/mm*t，其中三加段加热时间按（0.25-0.35）min/mm*t控制，均热段加热时间按(0.20-0.3)min/mm*t控制；其中t为铸坯厚度，单位为mm；

8、 4）轧制采用三阶段控轧，其中再结晶轧制阶段终轧温度≥980℃，轧制速度≤1.2m/s，至少5道次压下量≥30mm，其中2道次压下量≥40mm，粗轧后中间坯厚度≥1.6h；中间坯在精轧机前采用中间坯冷却装置进行表面强制冷却，待表面温度≤850℃且均温10-20秒后进行2道次轧制，累计压下量≥35mm；继续待温进行非再结晶区轧制，开轧温度780-800℃，终轧温度760-780℃；其中，h为成品钢板厚度，单位mm；

9、5）acc采用往复行走模式对钢板进行冷却，其中首次冷却设定缝隙喷嘴进水压力0.5mpa，上下水比2.1，高密喷嘴进水压力0.15mpa，上下水比2.4，30组集管全开，辊道速度0.35-0.45 m/min；冷却后钢板本体全部出冷却装置，均温10-20秒后再进入冷却装置进行下一次冷却，钢板往复水冷3次，其中第二、三次关闭缝隙喷嘴；钢板终冷温度≤400℃；冷后钢板下线堆垛≥24小时；

10、 6）钢板进行离线淬火+回火的调质处理，其中淬火温度控制在865-875℃，在炉时间3.0 min/mm*h，其中保温时间≥0.5 min/mm*h，钢板出炉水淬，淬火后钢板表面温度低于50℃；回火温度600-630℃，在炉时间3.5 min/mm*h，其中保温时间≥1.0 min/mm*h；其中，h为成品钢板厚度，单位mm。

11、进一步的：采用475mm厚度连铸坯，生产120-150mm厚水电钢板，交货态钢板屈服强度≥660mpa，抗拉强度760-900mpa，伸长率≥16%，厚度中心位置-40℃横向冲击功≥135j，厚度中心位置5%应变时效后-20℃横向冲击功≥130j。

12、本发明的优点：与现有技术相比，本发明所述方法适于一般具有连铸装备条件的企业生产，按此方法生产的120-150mm厚水电钢板，成材率高、效率高、成本低，在满足800mpa强度要求的同时，具有优异的厚度心部低温韧性。在水电、低温压力容器等项目应用时，较常规产品具有显著的性能优势。