CN117778903A - 一种水电用钢xg1000cf及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电用钢XG1000CF及其生产方法，属于轧钢生产技术领域，其生产方法包括如下步骤：1）冶炼：按重量百分比计，熔炼化学成分为C:0.1%，Si：0.08%，Mn:1.13%，Cr：0.46%，Nb:0.02%，V:0.058%，Ti:0.005%，Mo:0.53%，Ni:1.47%，Cu:0.2%;其余为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝0.61%;2）连铸；3）加热；4）轧制；5）调质热处理。生产得到的成品钢材厚度规格为10‑50mm，抗拉强度可达1000Mpa，‑40℃冲击吸收功≥170J，产品稳定，可广泛用于水电行业的焊接、弯曲、切割等工艺流程。
Description
技术领域
本发明属于轧钢生产技术领域，具体涉及一种水电用钢XG1000CF及其生产方法。
背景技术
水电是我国仅次于煤炭的第二大常规性能源，也是目前可再生和非化石能源中资源最明确，技术最成熟，最清洁最经济的能源。水电可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。因此大力发展水电是未来可再生能源发展的重点。
水电站所用钢材的性能要求越来越严苛，且用钢量逐渐增加。基础建设用钢、金属结构用钢、压力管道用钢和水轮机用钢是水电站主要使用的钢材。水电用钢一般特指压力管道用钢，压力钢管是水电工程中抽水蓄能的主要部分之一，用于厂坝内的引水压力管道以及肋板、岔管和蜗壳等辅助设施。随着大容量抽水蓄能电站的兴建，高水头、大直径、高HD值的压力管道的需求量也将逐渐增加。为了减少压力钢管、蜗壳、岔管的壁厚，降低施工和焊接的难度，对水电用钢板提出了抗拉强度达到1000MPa级别的更高要求。通常，水电用钢板的厚度规格是10～100mm。随着厚度规格的增加，钢板的微观组织及其力学性能难以控制和保证。因此，需要针对不同的厚度规格从成分设计、工艺路径控制等方面保证强度和冲击功等力学性能指标。
专利文献CN114134301A公开了一种1000MPa级水电用钢板的两火次轧制方法，采用两火次轧制工艺，避免在奥氏体部分再结晶区轧制，从而消除了混晶组织的产生，同时晶粒细小，组织均匀，有效地保证了钢的强度、塑性和低温冲击韧性。然而其并未公开钢板厚度，并且调制处理回火过程中未公开保温时间，若保温时间过程则不利于节能环保，若保温时间过短，则化学成分在钢材中可能存在不均匀现象，影响产品质量。专利文献CN108504960A提供了一种大型水电工程用1000MPa级低裂纹水电钢板及其生产方法，并采用模铸+开坯+再加热控轧控冷+离线调质工艺生产，制备得到厚度为10-50mm的1000MPa水电用钢材，然而该法中成品钢材的-40℃V型冲击功仅为80-120J，且生产工艺复杂，没有考虑到工业大批量生产中存在的生产效率、节能环保等方面的实际问题。
此外，现有技术中尚未记载关于牌号为XG1000CF水电用钢的生产冶炼方法，因此，亟需提供一种水电用钢XG1000CF及其生产方法，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水电用钢XG1000CF及其生产方法，以解决背景技术中现有1000MPa钢材产品质量不稳定的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种水电用钢XG1000CF，其化学成分的重量百分比为C:0.1%，Si：0.08%，Mn:1.13%，Cr：0.46%，Nb:0.02%，V:0.058%，Ti:0.005%，Mo:0.53%，Ni:1.47%，Cu:0.2%;其余为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝0.61%;
所述水电用钢XG1000CF的抗拉强度≥1000MPa,屈服强度≥930，伸长率≥16，-40℃冲击吸收功≥170J。
一种水电用钢XG1000CF的生产方法，包括如下步骤：
1）冶炼：按照上述化学成分的重量百分比熔炼；
2）连铸：采用保护浇注成厚度为260mm的铸坯；浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内，结晶器振动频率为200-250次/min，拉速≥0.65m/min；
3）加热：采用热送热装步进梁式加热炉，冷装入炉，控制炉内压力为5-20Pa；铸坯在炉时间220-300min，铸坯出炉温度为1200-1225℃，加热炉最高炉膛温度≤1280℃；
4）轧制：使用高铬铁或者高铬钢轧辊，采用粗轧和精轧阶段轧制；粗轧开轧温度≥1010℃，粗轧压下率≥16%，精轧开轧温度≥850℃，精轧压下率为8%-18%，粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在800-1050℃之间，得到厚度为10-50mm的钢板，并对其表面进行抛丸处理；
5）调质热处理：淬火加热温度为890-910℃，加热速率为2.0-2.2min/mm，保温时间为22-30min,出炉后水淬至室温（25-30℃）；回火加热温度为610-630℃，加热速率为2.5-3min/mm，保温时间为18-22min，出炉空冷，得到成品钢材。
进一步地，所述结晶器振动频率为250次/min，拉速为0.85m/min。
进一步地，所述加热炉所用燃料为转炉和焦炉煤气，转焦比为1:1。
进一步地，所述炉内压力为±11Pa。
进一步地，所述粗轧和精轧第一道次轧前要进行高压水除磷，除鳞水压≥16MPa，除鳞速度为≤1.0m/s，其他轧制道次根据轧制情况（温度、表面氧化等）进行正常除磷。
进一步地，所述除鳞箱除鳞水压为17MPa，除鳞速度为0.5m/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明提供了一种水电用钢XG1000CF及其生产方法，采用本方法生产的水电用钢材厚度范围在10-50mm,抗拉强度可达1000Mpa，-40℃冲击吸收功≥170J，产品稳定，可广泛用于水电行业的焊接、弯曲、切割等工艺流程。
2.本发明在加热过程中采用热送热装步进梁式加热炉，并严格控制加热参数，加热效率高，能够有效控制板坯的表面氧化，保证钢板外观质量；采用高铬铁或者高铬钢进行轧辊，可有效增加轧机的刚度，使XG1000CF生产平直度达标；两阶段轧制充分利用再结晶原理细化晶粒，达到XG1000CF的强韧性双重要求。
3.本发明生产工艺相对简单，可有效提高生产效率，降低劳动成本；同时，本发明明确钢材的化学组成及重量百分比，可保证每一批次生产得到的XG1000CF水电钢产品质量均一，减少废钢的生产率，降低生产成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种水电用钢XG1000CF的生产方法，包括如下步骤：
1）冶炼：按重量百分比计，熔炼化学成分为C:0.1%，Si：0.08%，Mn:1.13%，Cr：0.46%，Nb:0.02%，V:0.058%，Ti:0.005%，Mo:0.53%，Ni:1.47%，Cu:0.2%;其余为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝0.61%;
2）连铸：采用保护浇注成厚度为260mm的铸坯；浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内，结晶器振动频率为250次/min，拉速为0.85m/min；
3）加热：采用热送热装步进梁式加热炉，冷装入炉，加热炉所用燃料为转炉和焦炉煤气，转焦比为1:1，控制炉内压力为±11Pa；铸坯在炉时间221min，铸坯出炉温度为1210℃，加热炉最高炉膛温度为1278℃；
4）轧制：使用高铬铁或者高铬钢轧辊，采用粗轧和精轧阶段轧制，粗轧和精轧第一道次轧前均要进行高压水除磷，除鳞箱除鳞水压为17MPa，除鳞速度为0.5m/s；粗轧开轧温度≥1010℃，粗轧压下率≥16%，精轧开轧温度≥850℃，精轧压下率为8%-18%，粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在800-1050℃之间，其他轧制道次根据轧制温度、表面氧化等情况进行正常除磷，得到厚度规格为24mm的钢板，并对其表面进行抛丸处理；
5）调质热处理：淬火加热温度为900℃，加热速率为2.0min/mm，保温时间为24min,出炉后水淬至室温；回火加热温度为620℃，加热速率为2.5min/mm，保温时间为18min，出炉空冷，得到成品钢材。
对生产得到的厚度规格为24mm的成品钢材进行性能测试，拉升强度测试结果如表1所示，低温冲击测试结果如表2所示：
实施例2
一种水电用钢XG1000CF的生产方法，包括如下步骤：
1）冶炼：按重量百分比计，熔炼化学成分为C:0.1%，Si：0.08%，Mn:1.13%，Cr：0.46%，Nb:0.02%，V:0.058%，Ti:0.005%，Mo:0.53%，Ni:1.47%，Cu:0.2%;其余为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝0.61%;
2）连铸：采用保护浇注成厚度为260mm的铸坯；浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内，结晶器振动频率为250次/min，拉速为0.85m/min；
3）加热：采用热送热装步进梁式加热炉，冷装入炉，加热炉所用燃料为转炉和焦炉煤气，转焦比为1:1，控制炉内压力为±11Pa；铸坯在炉时间242min，铸坯出炉温度为1220℃，加热炉最高炉膛温度为1268℃；
4）轧制：使用高铬铁或者高铬钢轧辊，采用粗轧和精轧阶段轧制，粗轧和精轧第一道次轧前均要进行高压水除磷，除鳞箱除鳞水压为17MPa，除鳞速度为0.5m/s；粗轧开轧温度≥1010℃，粗轧压下率≥16%，精轧开轧温度≥850℃，精轧压下率为8%-18%，粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在800-1050℃之间，其他轧制道次根据轧制温度、表面氧化等情况进行正常除磷，得到厚度规格为48mm的钢板，并对其表面进行抛丸处理；
5）调质热处理：淬火加热温度为910℃，加热速率为2.2min/mm，保温时间为28min,出炉后水淬至室温；回火加热温度为620℃，加热速率为3.0min/mm，保温时间为22min，出炉空冷，得到成品钢材。
对生产得到的厚度规格为48mm的成品钢材进行性能测试，拉升强度测试结果如表3所示，低温冲击测试结果如表4所示：
实施例3
一种水电用钢XG1000CF的生产方法，包括如下步骤：
1）冶炼：按重量百分比计，熔炼化学成分为C:0.1%，Si：0.08%，Mn:1.13%，Cr：0.46%，Nb:0.02%，V:0.058%，Ti:0.005%，Mo:0.53%，Ni:1.47%，Cu:0.2%;其余为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝0.61%;
2）连铸：采用保护浇注成厚度为260mm的铸坯；浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内，结晶器振动频率为250次/min，拉速为0.85m/min；
3）加热：采用热送热装步进梁式加热炉，冷装入炉，加热炉所用燃料为转炉和焦炉煤气，转焦比为1:1，控制炉内压力为±11Pa；铸坯在炉时间291min，铸坯出炉温度为1205℃，加热炉最高炉膛温度为1274℃；
4）轧制：使用高铬铁或者高铬钢轧辊，采用粗轧和精轧阶段轧制，粗轧和精轧第一道次轧前均要进行高压水除磷，除鳞箱除鳞水压为17MPa，除鳞速度为0.5m/s；粗轧开轧温度≥1010℃，粗轧压下率≥16%，精轧开轧温度≥850℃，精轧压下率为8%-18%，粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在800-1050℃之间，其他轧制道次根据轧制温度、表面氧化等情况进行正常除磷，得到厚度规格为12mm的钢板，并对其表面进行抛丸处理；
5）调质热处理：淬火加热温度为890℃，加热速率为2.1min/mm，保温时间为25min,出炉后水淬至室温；回火加热温度为620℃，加热速率为3.0min/mm，保温时间为20min，出炉空冷，得到成品钢材。
对生产得到的厚度规格为12mm的成品钢材进行性能测试，拉升强度测试结果如表5所示，低温冲击测试结果如表6所示：
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种水电用钢XG1000CF，其特征在于，按重量百分比计，包括以下化学成分：C:0.1%，Si：0.08%，Mn:1.13%，Cr：0.46%，Nb:0.02%，V:0.058%，Ti:0.005%，Mo:0.53%，Ni:1.47%，Cu:0.2%;其余为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝0.61%;
所述水电用钢XG1000CF的抗拉强度≥1000MPa,屈服强度≥930，伸长率≥16，-40℃冲击吸收功≥170J。
2.根据权利要求1所述的一种水电用钢XG1000CF的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）冶炼：按上述化学成分的重量百分比熔炼；
2）连铸：采用保护浇注成厚度为260mm的铸坯；浇注过程中控制结晶器液面波动在±5mm以内，结晶器振动频率为200-250次/min，拉速≥0.65m/min；
3）加热：采用热送热装步进梁式加热炉，冷装入炉，控制炉内压力为5-20Pa；铸坯在炉时间220-300min，铸坯出炉温度为1200-1225℃，加热炉最高炉膛温度≤1280℃；
4）轧制：使用高铬铁或者高铬钢轧辊，采用粗轧和精轧阶段轧制；粗轧开轧温度≥1010℃，粗轧压下率≥16%，精轧开轧温度≥850℃，精轧压下率为8%-18%，粗轧后两道次和精轧前三道次的板坯表面温度在800-1050℃之间，得到厚度为10-50mm的钢板，并对其表面进行抛丸处理；
5）调质热处理：淬火加热温度为890-910℃，加热速率为2.0-2.2min/mm，保温时间为22-30min,出炉后水淬至室温；回火加热温度为610-630℃，加热速率为2.5-3min/mm，保温时间为18-22min，出炉空冷，得到成品钢材。
3.根据权利要求2所述的一种水电用钢XG1000CF的生产方法，其特征在于，所述结晶器振动频率为250次/min，拉速为0.85m/min。
4.根据权利要求2所述的一种水电用钢XG1000CF的生产方法，其特征在于，所述加热炉所用燃料为转炉和焦炉煤气，转焦比为1:1。
5.根据权利要求2所述的一种水电用钢XG1000CF的生产方法，其特征在于，所述炉内压力为±11Pa。
6.根据权利要求2所述的一种水电用钢XG1000CF的生产方法，其特征在于，所述粗轧和精轧第一道次轧前要进行高压水除磷，除鳞水压≥16MPa，除鳞速度为≤1.0m/s，其他轧制道次根据轧制情况进行正常除磷。
7.根据权利要求6所述的一种水电用钢XG1000CF的生产方法，其特征在于，所述除鳞箱除鳞水压为17MPa，除鳞速度为0.5m/s。
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