高强韧水电站用钢的生产现状及发展趋势
发布时间：2021-09-03 16:54
概述了近些年来水电站用钢的国内外的生产现状,分析了水电站用钢生产工艺与微观组织之间的关系,认为不同的热处理工艺均能生产出以低碳贝氏体组织为主的钢材;讨论了低碳贝氏体强韧化机制与力学性能之间的关系,碳化物的弥散析出是其主要的强化机制,不同形状的铁素体基体在钢板承受冲击载荷时起到吸收能量的作用是其韧化机制。同时指出了水电站用钢生产过程中的不足主要是产品抗拉强度和-50℃低温冲击韧性值波动较大,超厚规格钢板厚度方向的性能均匀性需要进一步改进。最后指出了水电站用钢的发展趋势,一是需要开发更加优异的热处理生产技术来获得具有更高强度和更高韧性匹配的贝氏体钢,二是需要研究更加优异的轧制技术来细化超特厚钢板厚度1/2处的晶粒和开发优异淬火技术来提高超特厚钢板厚度1/2处的淬透性,最后需要开发先进的热处理回火设备配合优异的工艺来控制回火过程中碳化物的尺寸和分布,通过第二相和基体的协同作用使钢材具备更优异的力学性能。
【文章来源】：钢铁研究学报. 2020,32(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图1 粒状贝氏体和板条贝氏体
水电钢的生产流程如图2[1]所示,铁水预处理脱硫、转炉、LF炉、RH炉和连铸等工序冶炼而成,轧制采用双机架两阶段控温轧制,轧后进入层流冷却控制冷却,针对生产厚度的不同,其控制冷却方式也不相同,即有在线淬火的冷却方式也有在线水冷的冷却方式。薄规格(厚度t≤50 mm)采用在线水冷+离线回火的方式进行生产,而厚规格(50 mm<t<100 mm)和超厚规格(t≥100 mm)采用间歇式冷却方式进行冷却。但是也有生产厂家全部采用离线调质工艺进行水电钢的生产,为明确不同的生产工艺对水电钢组织性能的影响,本文分析了水电站用低碳贝氏体钢的生产工艺与组织性能以及强韧化机制之间的关系,总结了近几年来获得超厚规格水电站用钢的生产方法,指出了目前水电站用钢的不足,并在此基础上对今后的研究方向提出了展望。1 水电站用钢生产工艺与组织性能
李忠波等人[7]研究了w(C)为0.07%的水电站用钢的原始奥氏体晶粒度随钢坯加热温度变化的情况,如图3[7]所示。从不同加热温度下的奥氏体晶粒大小的变化规律中可以看出,试验钢在1 100 ℃已经完全奥氏体化,加热温度在1 100～1 200 ℃区间,原始奥氏体晶粒尺寸一直处于80 μm以下;当加热温度提高到1 250 ℃时,原始奥氏体晶粒开始合并和不均匀长大,晶粒尺寸超过100 μm,奥氏体晶粒逐渐粗化。当前水电站用钢在轧制阶段均采用两阶段控制轧制技术进行生产,第1阶段粗轧在奥氏体的未再结晶区轧制,通过低速大压下的轧制方法充分破碎奥氏体未再结晶区晶粒,粗轧开轧温度在1 100 ℃左右,粗轧结束温度在960 ℃以上,完成粗轧后,钢板进入待温阶段待温,Zhang等人[8]引入了变形渗透系数对超厚板厚度方向变形特征的影响,对超厚水电站用钢的粗轧阶段具有一定的指导意义,李立新等人[9]研究了Fe0.053C0.31Si1.54Mn0.52Cu0.046Nb0.25Mo0.014Ti低碳贝氏体钢的动态再结晶行为,认为需要较高的温度和较低的应变速率才可能发生动态再结晶行为,其动态再结晶的变形激活能为435 217 J/mol。张慧杰等人[10]则研究了轧制力对Fe0.06C0.26Si1.68Mn0.9Cr1.04Ni0.42Mo低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响,认为大轧制力能有效破碎奥氏体未再结晶区晶粒,提高钢板综合力学性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]QT工艺对一种B-Nb低碳贝氏体钢组织及强韧性的影响[J]. 任家宽,阎冬,陈俊,刘振宇. 东北大学学报(自然科学版). 2019(11)
[2]水电用SX610CF特厚钢板的研发[J]. 李忠波,唐郑磊,许少普,杨阳,郑海明,彭帅. 轧钢. 2019(04)
[3]淬火温度对780 MPa级Ti-Nb-B微合金化水电用钢组织和力学性能的影响[J]. 赵燕青,孙力,梁爱国,田志强,陈振业,罗应明,杨浩. 特殊钢. 2019(03)
[4]钢中贝氏体的形貌、转变机制和应用的研究进展[J]. 崔展娟,陈洪,彭庆淳. 热加工工艺. 2019(02)
[5]Ti-Mo微合金钢回火过程中纳米碳化物析出行为[J]. 卜凡征,王玉斌,郑连辉,王学敏,吴庆美,郭强. 钢铁研究学报. 2018(11)
[6]回火温度对Nb-Ti微合金化Mn系低碳贝氏体钢屈强比的影响[J]. 王宝华,白秉哲,马海峰,张明博,韩宇,包阔. 稀有金属. 2019(02)
[7]低碳贝氏体高强钢的析出行为及强化机理研究[J]. 唐兴昌,王向飞,张志坚. 热加工工艺. 2018(16)
[8]低碳高强贝氏体钢的研究现状[J]. 田亚强,田耕,郑小平,宋进英,魏英立,陈连生. 钢铁研究学报. 2018(07)
[9]大单重大长度600MPa水电钢热处理工艺研究[J]. 谢晖. 中国金属通报. 2018(04)
[10]低碳贝氏体钢的动态再结晶行为[J]. 李立新,肖麟,郑良玉,童泽琼. 金属热处理. 2018(04)
博士论文
[1]Ni对低碳贝氏体焊缝金属组织和强韧性的影响及相变机理研究[D]. 毛高军.兰州理工大学 2018
[2]800MPa级水电钢TMCP工艺及焊接热影响区组织与性能研究[D]. 丁庆丰.燕山大学 2017
硕士论文
[1]800MPa级水电用钢板调质工艺与组织性能研究[D]. 陈洁.东北大学 2015
[2]高强度超低碳贝氏体钢研究与开发[D]. 夏文真.东北大学 2012
本文编号：3381496
【文章来源】：钢铁研究学报. 2020,32(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图1 粒状贝氏体和板条贝氏体
水电钢的生产流程如图2[1]所示,铁水预处理脱硫、转炉、LF炉、RH炉和连铸等工序冶炼而成,轧制采用双机架两阶段控温轧制,轧后进入层流冷却控制冷却,针对生产厚度的不同,其控制冷却方式也不相同,即有在线淬火的冷却方式也有在线水冷的冷却方式。薄规格(厚度t≤50 mm)采用在线水冷+离线回火的方式进行生产,而厚规格(50 mm<t<100 mm)和超厚规格(t≥100 mm)采用间歇式冷却方式进行冷却。但是也有生产厂家全部采用离线调质工艺进行水电钢的生产,为明确不同的生产工艺对水电钢组织性能的影响,本文分析了水电站用低碳贝氏体钢的生产工艺与组织性能以及强韧化机制之间的关系,总结了近几年来获得超厚规格水电站用钢的生产方法,指出了目前水电站用钢的不足,并在此基础上对今后的研究方向提出了展望。1 水电站用钢生产工艺与组织性能
李忠波等人[7]研究了w(C)为0.07%的水电站用钢的原始奥氏体晶粒度随钢坯加热温度变化的情况,如图3[7]所示。从不同加热温度下的奥氏体晶粒大小的变化规律中可以看出,试验钢在1 100 ℃已经完全奥氏体化,加热温度在1 100～1 200 ℃区间,原始奥氏体晶粒尺寸一直处于80 μm以下;当加热温度提高到1 250 ℃时,原始奥氏体晶粒开始合并和不均匀长大,晶粒尺寸超过100 μm,奥氏体晶粒逐渐粗化。当前水电站用钢在轧制阶段均采用两阶段控制轧制技术进行生产,第1阶段粗轧在奥氏体的未再结晶区轧制,通过低速大压下的轧制方法充分破碎奥氏体未再结晶区晶粒,粗轧开轧温度在1 100 ℃左右,粗轧结束温度在960 ℃以上,完成粗轧后,钢板进入待温阶段待温,Zhang等人[8]引入了变形渗透系数对超厚板厚度方向变形特征的影响,对超厚水电站用钢的粗轧阶段具有一定的指导意义,李立新等人[9]研究了Fe0.053C0.31Si1.54Mn0.52Cu0.046Nb0.25Mo0.014Ti低碳贝氏体钢的动态再结晶行为,认为需要较高的温度和较低的应变速率才可能发生动态再结晶行为,其动态再结晶的变形激活能为435 217 J/mol。张慧杰等人[10]则研究了轧制力对Fe0.06C0.26Si1.68Mn0.9Cr1.04Ni0.42Mo低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响,认为大轧制力能有效破碎奥氏体未再结晶区晶粒,提高钢板综合力学性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]QT工艺对一种B-Nb低碳贝氏体钢组织及强韧性的影响[J]. 任家宽,阎冬,陈俊,刘振宇. 东北大学学报(自然科学版). 2019(11)
[2]水电用SX610CF特厚钢板的研发[J]. 李忠波,唐郑磊,许少普,杨阳,郑海明,彭帅. 轧钢. 2019(04)
[3]淬火温度对780 MPa级Ti-Nb-B微合金化水电用钢组织和力学性能的影响[J]. 赵燕青,孙力,梁爱国,田志强,陈振业,罗应明,杨浩. 特殊钢. 2019(03)
[4]钢中贝氏体的形貌、转变机制和应用的研究进展[J]. 崔展娟,陈洪,彭庆淳. 热加工工艺. 2019(02)
[5]Ti-Mo微合金钢回火过程中纳米碳化物析出行为[J]. 卜凡征,王玉斌,郑连辉,王学敏,吴庆美,郭强. 钢铁研究学报. 2018(11)
[6]回火温度对Nb-Ti微合金化Mn系低碳贝氏体钢屈强比的影响[J]. 王宝华,白秉哲,马海峰,张明博,韩宇,包阔. 稀有金属. 2019(02)
[7]低碳贝氏体高强钢的析出行为及强化机理研究[J]. 唐兴昌,王向飞,张志坚. 热加工工艺. 2018(16)
[8]低碳高强贝氏体钢的研究现状[J]. 田亚强,田耕,郑小平,宋进英,魏英立,陈连生. 钢铁研究学报. 2018(07)
[9]大单重大长度600MPa水电钢热处理工艺研究[J]. 谢晖. 中国金属通报. 2018(04)
[10]低碳贝氏体钢的动态再结晶行为[J]. 李立新,肖麟,郑良玉,童泽琼. 金属热处理. 2018(04)
博士论文
[1]Ni对低碳贝氏体焊缝金属组织和强韧性的影响及相变机理研究[D]. 毛高军.兰州理工大学 2018
[2]800MPa级水电钢TMCP工艺及焊接热影响区组织与性能研究[D]. 丁庆丰.燕山大学 2017
硕士论文
[1]800MPa级水电用钢板调质工艺与组织性能研究[D]. 陈洁.东北大学 2015
[2]高强度超低碳贝氏体钢研究与开发[D]. 夏文真.东北大学 2012
本文编号：3381496
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