專利名稱：一種大厚度鋼板熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大厚度鋼板的熱處理方法，尤其涉及一種低合金類大厚度鋼板正火工藝及正火后加速 冷卻的方法，屬于寬厚鋼板熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著風(fēng)電、水電、核電、海洋平臺工程等大型裝備行業(yè)的迅猛發(fā)展，市場對于大厚度、大單重的鋼板的需求越來越大。特別是厚度大于200mm以上的大單重鋼板，國內(nèi)生產(chǎn)的鋼板不管是生產(chǎn)能力還是性能，還不能滿足市場需求，很多通過鍛造生產(chǎn)，但鍛件表面加工余量大，成本高。正火能夠細化晶粒，均勻化組織，力學(xué)性能優(yōu)異，因此，一般的大厚度鋼板都是經(jīng)過正火或正火加回火交貨的。正火后空冷的傳統(tǒng)工藝所生產(chǎn)的鋼板性能已經(jīng)不能滿足性能較高的要求，如不同板厚處的性能的一致性。近年來，隨著人們對正火工藝的認識，開始嘗試正火后加速冷卻工藝，如風(fēng)冷、霧冷、水冷等，通過加速冷卻能夠增加珠光體形核率，抑制鐵素體長大，進而細化組織提高鋼板屈服、強度、沖擊韌性等性能，降低合金使用量，節(jié)約成本。然而加速冷卻工藝不當(dāng)，鋼板容易出現(xiàn)異常組織，殘余應(yīng)力增加，力學(xué)性能變差。例如(I)特厚鋼板入水冷卻時間短，鋼板心部冷卻不透，導(dǎo)致表面與心部組織不均勻；(2)如果入水冷卻時間較長，能保證鋼板心部冷卻透，鋼板表面冷速較快，容易出現(xiàn)貝氏體甚至馬氏體異常組織，鋼板返紅溫度較低，這種異常組織得不到分解，致使鋼板塑韌性變差，也不利于后續(xù)機加工，同時鋼板表面與心部溫差較大，殘余應(yīng)力增加，增加開裂的危險性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種大厚度鋼板的熱處理方法，即大厚度鋼板(20(T400mm)正火工藝及其正火后的冷卻工藝，以使鋼板不同厚度層組織均勻細小，性能趨于一致，屈服、強度、沖擊韌性大幅提高，同時鋼板抗層狀撕裂性能優(yōu)良，鋼板殘余內(nèi)應(yīng)力較低。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種大厚度鋼板熱處理方法，包括以下步驟
(1)加熱大厚度鋼板加熱可以在外部機械爐、車底爐或井式爐加熱正火，加熱的奧氏體化溫度為AC3+40 75°C ；
(2)升溫速度裝爐溫度低于400°C，升溫速度在8(Tl20°C/h ；
(3)保溫時間當(dāng)加熱達到工藝溫度后AC3+4(T60°C，保溫時間為I.8^2. Omin/mm (鋼板厚度)，以確保整個鋼板完全奧氏體化并且均勻化；
(4)冷卻工藝采用水-空-水-空間隙循環(huán)的冷卻工藝；其步驟如下
對于板厚介于20(T400mm的大厚度鋼板,可以在外部機械爐、車底爐加熱正火，正火后的冷卻可以按以下步驟鋼板入水槽停留廣3分鐘，出水槽在空氣中停留3飛分鐘，控制其返紅溫度，為Arl以下3(T80°C，然后再次入水槽停留0. 5^1. 5分鐘，出水空冷。選擇水-空-水-空的冷卻方式，以此來控制鋼板不同厚度層組織，保證其組織細小及轉(zhuǎn)變的均勻性，同時能夠避免鋼板在水槽中長時間冷卻表面出現(xiàn)異常組織，降低殘余應(yīng)力，減少開裂的危險性。所述的大厚度鋼板的厚度為20(T400mm。步驟(I)中的正火溫度為AC3+4(T75°C;AC3是加熱時鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度。步驟(3)所述的工藝溫度為AC3+40 75°C。本發(fā)明是對大厚度鋼板正火后采用分時控溫、控冷，使鋼板心部與表面組織達到一致，同時又能夠避免表面出現(xiàn)異常組織(控制冷速)，通過快速冷卻，增加珠光體形核率，抑制鐵素體長大，細化了轉(zhuǎn)變組織，因此，通過本發(fā)明生產(chǎn)的大厚度鋼板具有以下優(yōu)點
(I)力學(xué)性能大幅提高，對于屈服強度級別為345MPa的鋼種，如Q345系列、歐標(biāo)的S355系列、P355系列、36公斤級的船板海洋平臺用鋼E36、D36等，通過正火后快速冷卻，鋼板屈服強度提高8(Tl00MPa，沖擊韌性提高50 120焦，而延伸率采用傳統(tǒng)正火工藝為26% 32%，加速冷卻后為249^30%，未見明顯降低，因此具有良好的塑韌性。(2)不同板厚處力學(xué)性能差異小，通過對鋼板不同厚度層的力學(xué)性能進行評定分析，發(fā)現(xiàn)板厚二分之一處、四分之一和表面力學(xué)性能差異較小，以360mm厚Q460C為例，表面、板厚四分之一處、二分之一處屈服強度分別為412MPa、400MPa、395MPa，抗拉強度分別為605MPa、595MPa、587MPa，各個厚度層拉伸性能相差不超過20MPa。(3)鋼板不同板厚處組織細小均勻，通過對鐵素體晶粒度進行評定，同板不同厚度處鐵素體晶粒度基本一致，板厚四分之一處、二分之一處晶粒度分別為8. 0級和7. 5級。(4)采用本發(fā)明生產(chǎn)的鋼板，在不增加碳當(dāng)量和貴重合金的情況下，力學(xué)性能大幅提高，因此，碳當(dāng)量可適當(dāng)降低，易焊接，減少合金加入量節(jié)約成本。
具體實施例方式實施例I
鋼種S355J2+N ;厚度規(guī)格240mm,在外機爐正火，正火溫度910 ± 10 °C，保溫系數(shù)2. Omin/mm (鋼板厚度)，裝爐溫度為350°C，升溫速度在110°C /h。鋼板出車底爐后及時入水，入水I. 5分鐘后出水空冷6分鐘，鋼板返紅溫度為690°C，二次入水0. 5分鐘，然后出水空冷，冷至室溫后取樣檢驗，鋼板板厚四分之一性能屈服強度405MPa，強度575 MPa,延伸率29%，-40°C沖擊功平均166焦；板厚二分之一處性能390MPa，強度560 MPa,延伸率27%，_40°C沖擊功平均126焦。鋼板整個厚度層均為鐵素體+珠光體組織，鐵素體晶粒度達8. 5 級。實施例2
鋼種Q460C ;厚度規(guī)格400mm，在外機爐正火，正火溫度900±10°C，保溫系數(shù)1.8min/mm (鋼板厚度)，裝爐溫度為300°C，升溫速度在90°C /h。鋼板出車底爐后及時入水，入水3分鐘后出水空冷10分鐘，鋼板返紅溫度為720°C，二次入水I. 5分鐘，然后出水空冷，返紅溫度為420°C，冷至室溫后取樣檢驗，鋼板板厚四分之一性能屈服強度430MPa，強度600MPa，延伸率26%，(TC沖擊功平均118焦；板厚二分之一處性能420MPa，強度583 MPa，延伸率24%，(TC沖擊功平均106焦。鋼板整個厚度層均為鐵素體+珠光體組織，鐵素體晶粒度達8.0 級。權(quán)利要求
1.一種大厚度鋼板熱處理方法，其特征在于包括以下步驟 (1)加熱大厚度鋼板加熱可以在外部機械爐、車底爐或井式爐加熱正火； (2)升溫速度裝爐溫度低于400°C，升溫速度在8(Tl20°C/h ； (3)保溫時間當(dāng)加熱達到エ藝溫度后，保溫時間為I.8^2. Omin/mm (鋼板厚度)，以確保整個鋼板完全奧氏體化并且均勻化； (4)冷卻エ藝采用水-空-水-空間隙循環(huán)的冷卻エ藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大厚度鋼板熱處理方法，其特征在于所述的大厚度鋼板的厚度為200 400臟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大厚度鋼板熱處理方法，其特征在于步驟(I)中的正火溫度< 為 AC3+40 75°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大厚度鋼板熱處理方法，其特征在于步驟(3)所述的エ藝溫度為AC3+40 75°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大厚度鋼板熱處理方法，其特征在于步驟(4)具體方法如下對于板厚介于20(T400mm的大厚度鋼板，可以在外部機械爐、車底爐加熱正火，正火后的冷卻可以按以下步驟鋼板入水槽停留廣3分鐘，出水槽在空氣中停留3飛分鐘，然后再次入水槽停留0. 5^1. 5分鐘，出水空冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大厚度鋼板熱處理方法，包括以下步驟:(1)加熱大厚度鋼板加熱可以在外部機械爐、車底爐或井式爐加熱正火;(2)升溫速度裝爐溫度低于400℃，升溫速度在80~120℃/h；(3)保溫時間當(dāng)加熱達到工藝溫度后,保溫時間為1.8~2.0min/mm(鋼板厚度)，以確保整個鋼板完全奧氏體化并且均勻化；(4)冷卻工藝采用水-空-水-空間隙循環(huán)的冷卻工藝。本發(fā)明是對大厚度鋼板正火后采用分時控溫、控冷，使鋼板心部與表面組織達到一致，同時又能夠避免表面出現(xiàn)異常組織(控制冷速)，通過快速冷卻，增加珠光體形核率，抑制鐵素體長大，細化了轉(zhuǎn)變組織，因此，通過本發(fā)明生產(chǎn)的大厚度鋼板具有以下優(yōu)點(1)力學(xué)性能大幅提高；(2)不同板厚處力學(xué)性能差異??；(3)鋼板不同板厚處組織細小均勻。
文檔編號C21D11/00GK102732710SQ20121018814
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者葉建軍, 吳濤, 孔祥麗, 宋向前, 張亞麗, 張儀杰, 李建立, 桑德廣, 趙文忠, 韋明, 高大偉 申請人:河北鋼鐵集團有限公司, 舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司