CN102851623A

CN102851623A - 一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102851623A
Application number: CN2012103484464A
Authority: CN
Inventors: 车马俊; 崔强; 吴年春; 尹雨群; 邓伟; 刘朝霞; 李恒坤; 李多红
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开了一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板及其制造方法，该钢板化学成分按重量百分比计为：C0.08～0.17%，Si0.20～0.40%，Mn1.00～1.60%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb0.025～0.050%，V0.025～0.065%，Ti0.005～0.020%，Cr≤0.15%，Ni0.25～0.40%，Cu≤0.30%，Mo≤0.08%，Al0.025～0.040%，O≤20ppm，N≤40ppm，H≤2ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。采用控轧控冷工艺，轧前采用两次加热；进行正火处理；出炉后控冷，随后空冷至室温，得到的海洋工程用F36-Z35钢具有高强度、高塑性、良好的Z向抗层状撕裂性能等特点。

Description

一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种海洋工程用钢，具体地说是一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板及其制造方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，全球石油天然气能源需求的不断增长以及陆地资源开采的难度日益加大，广阔的海洋已经成为全球石油天然气资源开采新的增长点，我国拥有辽阔的海域，因此，海洋工程装备制造业更成为我国着力发展的重点领域。

鉴于我国当前对能源战略储备的迫切需要，研发拥有自主知识产权的高强度、高韧性海洋工程用特厚钢板，对于完善我国能源体系、抑制周边国家对我国南海、东海等海域资源的掠夺，独立开发海洋资源，保证国家能源安全具有重要意义。

“十一五”期间我国开发建设了建造76座平台和6座浮式生产储油船。 “十二五”期间我国支持企业研究开发深水半潜式钻井平台和生产平台、新型自升式钻井平台、浮式生产储卸装置、海洋工程作业船及大型模块、综合性一体化组块等海洋工程装备。“十二五”期间海洋工程用量总量将达300万吨左右。

由于海洋平台比船舶服役长50%的时间，并且应用在波浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的海洋工作环境中，因此必须具备高强高韧性能，心部性能优良。

目前，对于国内钢厂300mm以下坯料的连铸坯、2690～3500mm宽的中厚板轧机较多，但无此类坯料和轧机的80mm厚海洋工程用的F36-Z35钢板。

发明内容

本发明的目的是提供一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板及其制造方法。本发明的制造方法生产工艺稳定，得到的产品机械性能优良，压缩比低：可显著减轻连铸坯的中心偏析，保证心部性能的稳定性和提高心部冲击性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板，其特征在于：该钢板化学成分按重量百分比计为：C 0.08～0.17%，Si 0.20～0.40%，Mn 1.00～1.60%， P≤0.010%，S≤0.002%，Nb 0.025～0.050%，V 0.025～0.065%，Ti 0.005～0.020%， Cr ≤0.15%，Ni 0.25～0.40%，Cu≤0.30%，Mo≤0.08%，Al 0.0250～0.040%，O≤20 ppm，N≤40 ppm，H≤2ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板为低压缩比，连铸板坯厚度为220mm，成品厚度为80mm，压缩比为2.75:1。

一种上述80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，其特征在于该方法具体要求如下：

炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫≤0.004%；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间≥10分钟，精炼总时间确保≥40分钟；真空处理保持时间≥20分钟；真空处理后进行钙处理；连铸中包目标温度为液相线温度+（10-20）℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯两次加热，两次加热温度1150℃～1250℃；粗轧温度1000～1150℃，粗轧采用高温低速大压下轧制，单道次压下量≥28mm；精轧开轧温度850～900℃；轧后层流冷却，返红温度600～720℃，冷却速率5～8℃/s；随后空冷至室温。

热处理工艺：加热温度为870～950℃，总保温时间为150～220min，出炉后控冷，控冷返红温度为500~720℃，随后空冷至室温。

按照洁净钢的冶炼及控制：铁水预处理进行降硫；转炉采用双渣法降磷和出钢挡渣防止回磷；保证白渣精炼时间和精炼总时间，吸附夹杂物和减少钢中的S、O等元素含量；使用钙处理，改善夹杂物形态；真空处理，降低H、N等有害元素含量；最终得到内部质量较优良的连铸坯。

轧前连铸坯加热温度1150℃～1250℃，既保证微合金元素完全固溶和又防止温度过高导致晶粒长大；粗轧采用高温低速大压下来破碎柱状晶和焊合坯料内部缺陷以及细化奥氏体晶粒；精轧后三道累计压下率大于20%，通过未在结晶区的低温大变形诱导铁素体机制以及适当控冷工艺（返红温度600～720℃，冷却速率5～8℃/s），得到控制晶粒大小的目的；

轧前两次加热，两次加热后，可显著减轻连铸坯的中心偏析，保证心部性能的稳定性；正火后控冷控制（返红温度500~720℃），随后空冷至室温，既细化了晶粒，整体提高强度和冲击，又极大地减轻带状组织和心部贝氏体偏析带，使冲击性能得到大幅度改善。

本发明的有益效果：

1、在GB712-2011和九大船级社标准的化学成分范围之内，开发出80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板，对轧机负荷要求不是太高，一般的中厚板轧机均可生产，因此，适用性广，适合国内大多数中厚板厂生产。

2、压缩比低：连铸板坯厚度为220mm，成品厚度为80mm，压缩比为2.75:1。

3、通过洁净钢的冶炼，降低坯料偏析和疏松等内部缺陷；通过粗轧高温低速大压下，破碎柱状晶和细化奥氏体晶粒；通过两次加热，改善铸坯中心偏析；通过精轧累积变形以及配合控冷，得到控制热轧后晶粒大小的目的；

4、轧前两次加热，两次加热后，可显著减轻连铸坯的中心偏析，保证心部性能的稳定性；

5、正火后控冷：细化晶粒，同时提高强度和韧性；减轻或消除带状组织，提高钢板整体冲击性能；减轻心部贝氏体偏析带，提高心部冲击性能。

本发明生产工艺稳定，对轧机能力要求较小、综合性能优良。适用于采用300mm以下坯料的连铸坯、2690～3500mm宽的中厚板轧机生产80mm厚海洋工程用的F36-Z35钢板。

说明书附图

图1为本发明的试验钢实施例1板厚1/4处在金相显微镜下典型的组织形貌图。

图2为本发明的试验钢实施例1板厚1/2处在金相显微镜下典型的组织形貌图。

具体实施方式

实施例1～4

实施例1～4的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的化学成分如表1所示：

表1

Figure 2012103484464100002DEST_PATH_IMAGE002

实施1～4的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法：

实施例1中80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，具体如下：

炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.003%；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间11分钟，精炼总时间确保45分钟；真空处理保持时间21分钟；真空处理后进行钙处理；连铸中包目标温度为液相线温度+10℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前两次加热连铸坯加热温度1250℃；粗轧温度1150℃；精轧开轧温度900℃，精轧累积压下率21%；轧后层流冷却，终冷温度550℃，冷却速率5℃/s；随后空冷。

热处理工艺：正火温度为890℃，总保温时间为202min，正火后控冷，返红温度为720℃，得到80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板。

实施例2的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，具体如下：

炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.004%；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间12分钟，精炼总时间确保48分钟；真空处理保持时间20分钟；真空处理后进行钙处理；连铸中包目标温度为液相线温度+15℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃；粗轧温度1000℃；精轧开轧温度850℃，精轧累积压下率22%；轧后层流冷却，终冷温度720℃，冷却速率8℃/s；随后空冷。

热处理工艺：正火温度为950℃，总保温时间为150min，正火后控冷，返红温度为500℃，得到80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板。

实施例3的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，具体如下：

炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0035%；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间10分钟，精炼总时间确保50分钟；真空处理保持时间20分钟；真空处理后进行钙处理；连铸中包目标温度为液相线温度+17℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1200℃；粗轧温度1050℃；精轧开轧温度880℃，精轧累积压下率23%；轧后层流冷却，终冷温度660℃，冷却速率7℃/s；随后空冷。

热处理工艺：正火温度为870℃，总保温时间为220min，正火后控冷，返红温度为550℃，得到80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板。

实施例4的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，具体如下：

炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.003%；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间12分钟，精炼总时间确保40分钟；真空处理保持时间22分钟；真空处理后进行钙处理；连铸中包目标温度为液相线温度+20℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1220℃；粗轧温度1080℃；精轧开轧温度870℃，精轧累积压下率20%；轧后层流冷却，终冷温度600℃，冷却速率6℃/s；随后空冷。

热处理工艺：正火温度为930℃，总保温时间为182min，正火后控冷，返红温度为530℃，得到80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板。

热处理后，实施例1~ 4的板厚1/4处和板厚1/2处的横向拉伸性能和横向冷弯性能如表2、横向冲击性能如表3、Z向性能如表4、应变时效冲击性能如表5。

表2 热处理后的钢板横向拉伸性能和横向冷弯性能

Figure 2012103484464100002DEST_PATH_IMAGE004

表3 热处理后的钢板横向冲击性能

表4 热处理后的钢板Z向性能

Figure 2012103484464100002DEST_PATH_IMAGE008

可以看出，实施例1~ 4 力学性能远远优于GB712中E36N-Z35要求，屈服强度≥396，抗拉强度≥530，延伸率≥33%，Z向截面收缩率≥70.5%，1/4处-40℃冲击功平均达到211J以上，1/2处-40℃冲击功平均达到110J以上，冷弯性能合格，性能指标满足80mm厚海洋工程用F36N-Z35钢板的要求。本发明生产工艺稳定，对轧机能力要求较小、综合性能优良。

Claims

1.一种80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板，其特征在于：该钢板化学成分按重量百分比计为：C 0.08～0.17%，Si 0.20～0.40%，Mn 1.00～1.60%， P≤0.010%，S≤0.002%，Nb 0.025～0.050%，V 0.025～0.065%，Ti 0.005～0.020%， Cr ≤0.15%，Ni 0.25～0.40%，Cu≤0.30%，Mo≤0.08%，Al 0.0250～0.040%，O≤20 ppm，N≤40 ppm，H≤2ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，其特征在于该方法具体要求如下：

炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫≤0.004%；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间≥10分钟，精炼总时间确保≥40分钟；真空处理保持时间≥20分钟；真空处理后进行钙处理；连铸中包目标温度为液相线温度加10-20℃，拉速稳定；

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；两次加热温度1150℃～1250℃，粗轧温度1000～1150℃，粗轧采用大压下轧制，单道次压下量≥28mm，精轧开轧温度850～900℃，精轧累计压下率≥20%；轧后层流冷却，返红温度600～720℃，冷却速率5～8℃/s；随后空冷至室温；

热处理工艺：加热温度为870～950℃，总保温时间为150～220min，出炉后控冷，控冷后返红温度为500~720℃，随后空冷至室温，得到80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板。

3.根据权利要求2所述的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，其特征在于：按照洁净钢的冶炼及控制：铁水预处理进行降硫；转炉采用双渣法降磷和出钢挡渣防止回磷；保证白渣精炼时间和精炼总时间，吸附夹杂物和减少钢中的S、O元素含量；使用钙处理，改善夹杂物形态；真空处理，降低H、N有害元素含量；最终得到内部质量较优良的连铸坯。

4.根据权利要求2所述的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，其特征在于：轧前连铸坯加热温度1150℃～1250℃，保证微合金元素完全固溶和，防止温度过高导致晶粒长大；粗轧采用高温低速大压下来破碎柱状晶和焊合坯料内部缺陷以及细化奥氏体晶粒；精轧累计压下率大于20%，通过未再结晶区的低温大变形诱导铁素体机制，返红温度600～720℃，冷却速率5～8℃/s，控制晶粒大小。

5.根据权利要求2所述的80mm厚海洋工程用F36-Z35钢板的生产方法，其特征在于：轧前两次加热，两次加热后，显著减轻连铸坯的中心偏析，心部性能稳定；正火后控冷控制，返红温度500~720℃，随后空冷至室温，细化了晶粒，整体提高强度和冲击，减轻带状组织和心部贝氏体偏析带，改善冲击性能。