CN102011050B - 一种36kg级海洋平台用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种36kg级海洋平台用钢及其生产方法，属于船体及海洋工程用结构钢技术领域。化学成分为：5～50mm厚度规格钢板：C：0.14～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.02～0.05％，S：≤0.005％，P≤0.015％，Als：0.020～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质；50＞-80mm厚度规格钢板：C：0.12～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.02～0.05％，V：0.02～0.06％，Ti：0.010～0.020％，Ni：0.10～0.40％，S：≤0.005％，P≤0.015％，Als：0.020～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质；并且，Nb+V+Ti≤0.12％。优点在于，生产成本较低；综合性能均匀、稳定、冷弯性能良好。
Description
技术领域
本发明属于船体及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种36kg级海洋平台用钢及其生产方法，采用正火工艺生产5-80mm厚36KgZ35级别的海洋平台用钢。
背景技术
2008年下半年出现了全球性的经济危机，各行各业受经济危机影响都比较严重，造船业作为经济发展的支撑行业也受到了一定的影响，众多造船厂纷纷转向海洋工程用钢市场，据统计，海洋平台用钢强度级别主要为36kg级，其用量占到总用量的90％以上，E级板最大用量约50％，厚度规格一般在100mm以下，其中10～40mm的约占60％，40～60mm的约占30％，60mm以上及10mm以下的比例在10％以内。
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，服役期间要承受复杂的动态载荷，因此要求海洋平台用钢板具有高强度、高韧性、抗层状撕裂、良好的可焊性等性能指标。
海洋平台用钢以正火和TMCP两种工艺生产。TMCP工艺依赖两阶段控轧附以轧后水冷，通过控制冷却过程组织相变来实现高强韧化，达到高性能。强度级别越高，对水冷强度的需求也越大，随着水冷强度的增加，受设备状况、能力及冷却方式的限制，容易产生同板面水冷不均匀，造成性能不均匀；同时，随着钢板厚度的增加，冷却渗透效果逐渐减弱，造成厚度方向性能不均匀。因此，TMCP工艺控制起来工艺窗口比较狭窄，在生产高级别钢种，尤其是有一定厚度的钢板时，生产难度较大。正火处理可以改善组织的均匀性，稳定强度、提高韧性，正火工艺生产海洋平台用钢具有性能稳定、均匀、抗层状撕裂性能高、可生产厚度大的特点，有利于提高平台的安全性及使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种36Kg海洋平台用钢及其生产方法，克服了TMCP生产工艺带来的不足，主要是以连铸坯为基础，通过合理的控制轧制和控制冷却工艺以及正火热处理方法，生产5-80mm厚36KgZ35级别的海洋平台用钢。
为满足各项性能要求，同时降低生产成本，对不同厚度规格钢板成分进行分段设计，5～50mm与50＞-80mm海洋平台用钢按重量百分比计的成分分别为：
5～50mm厚度规格钢板：C：0.14～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.02～0.05％，S：≤0.005％，P≤0.015％，Als：0.020～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
50＞到80mm厚度规格钢板：C：0.12～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.02～0.05％，V：0.02～0.06％，Ti：0.010～0.020％，Ni：0.10～0.40％，S：≤0.005％，P≤0.015％，Als：0.020～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质；并且，Nb+V+Ti≤0.12％；并需满足，Nb+V+Ti≤0.12％。
本发明的工艺流程为：
高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→铸坯清理→板坯加热→4300轧机轧制→ACC快速冷却→堆冷(小于30mm钢板在线剪切)→探伤→正火→成品取样、检验→入库、发运。
本发明的轧制及正火工艺要点为：
(1)按以上化学成分设计及工艺流程冶炼220～250mm厚板坯，经清检后装入板坯加热炉加热，加热温度为1150～1250℃，加热时间200-300min，出炉后经高压水除鳞(高压水压力为19MPa)，然后进入4300mm轧机轧制。
(2)成品厚度小于12mm钢板采用直接轧制，控制在1050～1150℃之间完成；
成品厚度大于等于12mm钢板粗轧开轧温度控制在1000～1150℃，展宽道次轧制速度在0.5～3.0m/s，纵轧道次轧制速度为1.0～4.0m/s，最大轧制力矩控制在2000～3000kNm，控温厚度为成品钢板厚度的1.5～2倍；精轧开轧温度控制在850～940℃，轧制速度控制在2.0～5.0m/s，终轧温度控制在800～850℃；
(3)成品厚度小于30mm钢板轧后采用空冷方式；成品厚度大于等于30mm钢板轧后立即水冷，采用层流冷却，开始冷却温度控制在780～820℃，终冷温度控制在650～720℃，冷却速率控制在5～15℃/s。
(4)成品厚度大于30mm钢板冷却后堆垛缓冷，堆冷时间≥36小时。
(5)正火工艺：正火温度880-930℃，在炉时间(1.3～1.6)t+0～20min(t为钢板厚度，其单位是mm)，冷却方式为空冷。
本发明生产的海洋平台用钢，不同厚度规格添加合金含量不同，生产成本较低；可生产的最大厚度为80mm；同时使用连铸坯、正火工艺生产，综合性能均匀、稳定：屈服强度385-430MPa，抗拉强度515-560MPa，断后伸长率26-37％，-40℃夏比冲击吸收功纵向平均在150J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在40％以上，冷弯性能良好。
具体实施方式
根据本发明提供的方案一与二的化学成分范围，按照上述工艺流程，在100吨转炉上冶炼250mm×2000mm×L连铸坯，在4300mm宽厚板轧机上分别轧制30、50、70、80mm钢板，其化学成分见表1，轧制及正火工艺参数见表2及表3，性能情况见表4。
表1试制钢板的化学成分(重量，％)
表2试制钢板的加热、水冷及正火工艺参数
表3试制钢板的轧制工艺参数
表4试制钢板的力学性能
Claims (1)
1.一种36kg级海洋平台用钢的生产方法，工艺流程为：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→铸坯清理→板坯加热→4300mm轧机轧制→ACC快速冷却→堆冷→探伤→正火→成品取样、检验→入库、发运；其特征在于，在工艺流程中控制如下参数：
所述36kg级海洋平台用钢的化学成分重量百分数为：5～50mm厚度规格钢板：C：0.14～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.60％，Nb：0.02～0.05％，S：≤0.005％，P≤0.015％，Als：0.020～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质；
(1)按以上化学成分设计及工艺流程冶炼220～250mm厚板坯，经清检后装入板坯加热炉加热，加热温度为1150～1250℃，加热时间200-300min，出炉后经高压水除鳞，高压水压力为19MPa，然后进入4300mm轧机轧制；
(2)成品厚度小于12mm钢板采用直接轧制，控制在1050～1150℃之间完成；成品厚度大于等于12mm钢板粗轧开轧温度控制在1000～1150℃，展宽道次轧制速度在0.5～3.0m/s，纵轧道次轧制速度为1.0～4.0m/s，最大轧制力矩控制在2000～3000kNm，控温厚度为成品钢板厚度的1.5～2倍；精轧开轧温度控制在850～940℃，轧制速度控制在2.0～5.0m/s，终轧温度控制在800～850℃；
(3)成品厚度小于30mm钢板轧后采用空冷方式；成品厚度大于等于30mm钢板轧后水冷，采用层流冷却，开始冷却温度控制在780～820℃，终冷温度控制在650～720℃，冷却速率控制在5～15℃/s；
成品厚度大于30mm钢板冷却后堆垛缓冷，堆冷时间≥36小时；
(4)正火工艺：正火温度880-930℃，在炉时间(1.3～1.6)t+0～20min；t为钢板厚度，其单位是mm，冷却方式为空冷。
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