CN101709432A - 大厚度调质型海洋平台用钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大厚度调质型海洋平台用钢，钢的成分质量百分比为：C：0.16％～0.18％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.10％～1.15％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：1.30％～1.40％、Cr：1.20％～1.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mo：0.45％～0.55％、Nb：0.03％～0.04％、Ti：0.020％～0.025％、V：0.05％～0.06％、Al：0.02％～0.04％、B：0.0014％～0.0023％，其余为Fe和不可避免杂质，经冶炼、浇铸、加热、轧制、调质处理，最后切割制得成品钢板。本发明钢板的化学成分设计合理，且成本低，生产的钢板厚度大，达152mm，钢板强度高，冲击韧性良好，并且具有良好的焊接性能，已通过了DNV、CCS船级社的工厂认证。该钢板的生产工艺简单，易于操作，各批次钢性能稳定。

Description

大厚度调质型海洋平台用钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢冶炼技术领域，具体涉及一种大厚度调质型海洋平台用钢及其生产方法。

背景技术

海洋平台是开发海洋资源的超大型焊接钢结构，应用在波浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的海洋工作环境中，支撑总重量超过数百吨的平台及钻井设备。这些使用特征决定了海洋平台用钢必须具有高强度、高韧性和良好的可焊接性能。目前的海洋平台用钢的厚度都比较小，一般不超过100mm，且存在价格昂贵的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大厚度调质型海洋平台用钢，该钢的厚度大，达152mm，且具有高强度、高韧性和良好的焊接性能。

本发明的目的还在于提供一种大厚度调质型海洋平台用钢的生产方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种大厚度调质型海洋平台用钢，其成分质量百分比为：C：0.16％～0.18％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.10％～1.15％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：1.30％～1.40％、Cr：1.20％～1.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mo：0.45％～0.55％、Nb：0.03％～0.04％、Ti：0.020％～0.025％、V：0.05％～0.06％、Al：0.02％～0.04％、B：0.0014％～0.0023％，其余为Fe和不可避免杂质。

一种大厚度调质型海洋平台用钢的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有质量百分比为：C：0.16％～0.18％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.10％～1.15％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：1.30％～1.40％、Cr：1.20％～1.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mo：0.45％～0.55％、Nb：0.03％～0.04％、Ti：0.020％～0.025％、V：0.05％～0.06％、Al：0.02％～0.04％、B：0.0014％～0.0023％成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0～0.5乇，真空保持15～25分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80～100℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10～25％，累计压下率70～80％，第二阶段的开轧温度不高于910℃，终轧温度为820～860℃，累计压下率30～50％；

(5)调质处理工艺：淬火温度为920～940℃，保温时间50min，之后水冷，冷却辊速为2～4m/min，冷却水量6500～6700m³/h，回火温度为640～660℃，保温时间3～5min/mm；

(6)切割钢板，即得成品钢板。

在本发明的低温高韧性船板钢中，各化学成分的作用是：

C对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能具有显著影响，C含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，C含量过高会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力；

Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，Si和Mo、Cr等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，但若超过0.5％时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能；

Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，且价格低廉；

Ni能提高钢的强度，同时也增强钢的塑性和韧性；

Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时降低钢的塑性和韧性；

Cu与Ni共存，产生析出相Ni₃Cu对钢的高温蠕变性能有利；

Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，并可提高钢的淬透性，Mo和Nb同时存在时，Mo可增大对钢轧制过程中奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化；

Nb的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，同时可提高强度和韧性，在Mo存在条件下，Nb在控轧过程中可通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，Nb还可以降低钢的过热敏感性及回火脆性，改善焊接性能；

Ti能形成细小的Ti的碳化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化而得到较为细小的奥氏体显微组织，Ti能提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性，阻止了游离氮对钢的淬透性产生的不利影响；

Al是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的Al，可细化晶粒，提高冲击韧性，Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，Al与Cr、Si合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力；

V是钢的优良脱氧剂，钢中加V可细化组织晶粒，提高强度和韧性，V与C形成的碳化物在高温高压下还可提高钢的抗氢腐蚀能力；

B可改善钢的致密性和热轧性能，提高钢板淬透性，提高强度；

P和S在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，S降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时会造成裂纹，因此应尽量减少P和S在钢中的含量。

本发明钢板的化学成分设计合理，且成本低，生产的钢板厚度大，达152mm，钢板强度高，冲击韧性良好，并且具有良好的焊接性能，已通过了DNV、CCS船级社的工厂认证。该钢板的生产工艺简单，易于操作，各批次钢性能稳定、均一，质量波动小。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作具体说明。

实施例1

大厚度调质型海洋平台用钢，其成分质量百分比为：C：0.18％、Si：0.28％、Mn：1.13％、P：0.010％、S：0.003％、Ni：1.35％、Cr：1.21％、Cu：0.07％、Mo：0.47％、Nb：0.033％、Ti：0.023％、V：0.055％、Al：0.04％、B：0.0020％，其余为Fe和不可避免杂质。

大厚度调质型海洋平台用钢的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0.5乇，真空保持25分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为100℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为25％，累计压下率80％，第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度为860℃，累计压下率50％；

(5)调质处理工艺：淬火温度为940℃，保温时间50min，之后水冷，冷却辊速为4m/min，冷却水量6700m³/h，回火温度为660℃，保温时间5min/mm；

(6)切割钢板，即得成品钢板。

实施例2

大厚度调质型海洋平台用钢，其成分质量百分比为：C：0.16％、Si：0.35％、Mn：1.10％、P：0.009％、S：0.003％、Ni：1.40％、Cr：1.20％、Cu：0.10％、Mo：0.55％、Nb：0.04％、Ti：0.020％、V：0.06％、Al：0.02％、B：0.0023％，其余为Fe和不可避免杂质。

大厚度调质型海洋平台用钢的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0.4乇，真空保持15分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10％，累计压下率70％，第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度为820℃，累计压下率30％；

(5)调质处理工艺：淬火温度为920℃，保温时间50min，之后水冷，冷却辊速为2m/min，冷却水量6500m³/h，回火温度为640℃，保温时间3min/mm；

(6)切割钢板，即得成品钢板。

实施例3

大厚度调质型海洋平台用钢，其成分质量百分比为：C：0.16％、Si：0.15％、Mn：1.15％、P：0.009％、S：0.002％、Ni：1.30％、Cr：1.30％、Cu：0.05％、Mo：0.45％、Nb：0.030％、Ti：0.025％、V：0.05％、Al：0.03％、B：0.0014％，其余为Fe和不可避免杂质。

大厚度调质型海洋平台用钢的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.7kg/吨钢，真空度0.4乇，真空保持20分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为20％，累计压下率75％，第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度为840℃，累计压下率30％；

(5)调质处理工艺：淬火温度为930℃，保温时间50min，之后水冷，冷却辊速为2m/min，冷却水量6700m³/h，回火温度为650℃，保温时间3.5min/mm；

(6)切割钢板，即得成品钢板。

对实施例1、实施例2、实施例3制得的成品钢板分别进行了硬度和力学性能测试，测试结果分别见表1、表2。

表1各实施例钢板的硬度测试数据

表2各实施例钢板的力学性能测试数据

Claims (3)

1.一种大厚度调质型海洋平台用钢，其特征在于，所述钢的成分质量百分比为：C：0.16％～0.18％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.10％～1.15％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：1.30％～1.40％、Cr：1.20％～1.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mo：0.45％～0.55％、Nb：0.03％～0.04％、Ti：0.020％～0.025％、V：0.05％～0.06％、Al：0.02％～0.04％、B：0.0014％～0.0023％，其余为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的大厚度调质型海洋平台用钢，其特征在于，所述钢的厚度为152mm。

3.一种权利要求1所述大厚度调质型海洋平台用钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有质量百分比为：C：0.16％～0.18％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.10％～1.15％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：1.30％～1.40％、Cr：1.20％～1.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mo：0.45％～0.55％、Nb：0.03％～0.04％、Ti：0.020％～0.025％、V：0.05％～0.06％、Al：0.02％～0.04％、B：0.0014％～0.0023％成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0～0.5乇，真空保持15～25分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80～100℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10～25％，累计压下率70～80％，第二阶段的开轧温度不高于910℃，终轧温度为820～860℃，累计压下率30～50％；

(5)调质处理工艺：淬火温度为920～940℃，保温时间50min，之后水冷，冷却辊速为2～4m/min，冷却水量6500～6700m³/h， 回火温度为640～660℃，保温时间3～5min/mm；

(6)切割钢板，即得成品钢板。