CN103938108B

CN103938108B - 一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板及生产方法

Info

Publication number: CN103938108B
Application number: CN201410094317.6A
Authority: CN
Inventors: 朱延山; 李秀程; 李敏; 孙卫华; 徐洪庆; 李旺生; 杜平; 王涣洋; 王勇; 田德科
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: CN103938108A

Abstract

本发明涉及钢铁材料领域，更具体的讲是一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板及其生产方法,其化学成分重量百分比含量为：C：0.04-0.07%，Si：0.2-0.4%，Mn：1.0-1.5%，P≤0.010%，S≤0.003%，Ni：0.2-0.5%，Cu：0.2-0.5%，Cr：0.2-0.4%，Mo：0.1-0.3%,Nb：0.02-0.05%,Ti：0.01-0.025%，余量Fe及不可避免杂质，本发明通过控制C含量0.04-0.07%，P含量≤0.010%，S含量≤0.003%，虽然压缩比较低，但是利用降低加热温度和降低轧制温度的方法，实现了奥氏体晶粒再结晶细化，保证低温冲击性能，轧后回火进一步提高韧性和组织均匀性，采用本方案生产的钢板，抗拉强度为620~685MPa，屈服强度为500~570MPa，断后延伸率为20~25%，夏比冲击功（横向）在-60℃可以达到240J，-80℃低温冲击≥150J，Pcm≤0.22，Ceq≤0.47，易焊接，具有生产工艺稳定，可操作性强等特点。

Description

一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板及生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁材料领域，更具体的讲是一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板及其生产方法。

背景技术

海洋权益是我国的核心利益之一，近年来国家海洋战略的实施使得海洋工程成为建设和开发的重点，并逐渐从近海向深海发展。海洋工程装备产业的迅猛发展对海洋工程用钢将产生巨大的需求，特别是伴随着船舶、海洋工程、港口机械、海底输油管线等的大型化、高参数化和轻量化，对钢材的性能提出了越来越高的要求。近几年来，在海洋工程用钢研发方面，日本的新日铁和JFE、德国的迪林根等位于世界钢铁企业前列，国内钢铁企业也相继开展了相应的研发工作，取得了不小的进步，但是目前国内生产的海洋工程用钢还主要是在近海工程上应用，以屈服强度355MPa以下等级钢材为主，海洋工程用钢通常由于厚度规格较大，所以添加较高的合金成分，而又为了降低成本，C元素添加量往往高于0.1%，这样虽然保证了强度，但是不利于低温韧性和焊接性能的提高。

如申请号为201110341100.7的专利申请公开了一种80mm厚低压缩比海洋工程用钢板，其压缩比为3.25:1，其中C的用量为0.12-0.16%。其屈服强度≥364MPa，抗拉强度≥519MPa，延伸率≥29%，但是其低温冲击功较低，-40℃仅为100J左右。

从供货状态上看，海工钢的生产工艺包括正火，控轧控冷（TMCP）和调质。其中由于正火的方法通常获得铁素体加珠光体组织，强度不易提高，主要用于生产420MPa以下等级的海工钢产品；而控轧控冷的方法可以获得高强度，但是由于海工钢厚度较大，不易实现轧制阶段的大压下量，特别是心部在粗轧阶段的组织细化和精轧阶段的奥氏体形变均难以保证，在这种条件下要保证韧性就需要较大的压缩比；而用调质的生产方法可以很好地在提升强度的同时保证韧性，但是相对于控轧控冷的生产方法，在生产同样强度级别的钢材时，调质工艺需要添加更多的合金元素以保证强度，这样不仅导致成本提升，而且不利于焊接，另外调质的热处理工艺成本也相对较高。

发明内容

本发明针对目前海洋工程用钢应用领域的现实需求，根据生产设备及工艺条件，提出一种低生产成本，Pcm≤0.22，Ceq≤0.47，易焊接，可以在低压缩比条件下实现高韧性的460MPa级80mm厚海工钢生产方法，旨在为国内的海洋工程用钢的生产提供更多切实可行的生产技术路线。

本发明实现以上技术要求的方案是：

一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其化学成分重量百分比含量为：C：0.04-0.07%，Si：0.2-0.4%，Mn：1.0-1.5%，P≤0.010%，S≤0.003%，Ni：0.2-0.5%，Cu：0.2-0.5%，Cr：0.2-0.4%，Mo：0.1-0.3%,Nb：0.02-0.05%,Ti：0.01-0.025%，余量Fe及不可避免杂质。

上述钢板的厚度为60-80mm。

上述钢板。

上述钢板

作为本发明的另一个发明目的，上述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板的生产方法，包括如下步骤：

（1）冶炼工艺：原料经KR铁水预脱硫，使硫的质量分数≤0.003%、P≤0.010%；经过顶底复吹转炉冶炼，钢包经脱氧合金化进行LF和RH精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数≤0.003%、P≤0.010%，然后进行RH真空脱气除气，脱气结束后软吹时间≥20min，使[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，真空处理时间不小于20min，然后后进行钙处理，喂Ca-Fe线1m/t；

（2）连铸工艺：采用连铸机浇注，连铸中包目标温度1540-1550℃，拉速1m/S；连铸坯下线缓冷，钢水浇铸成铸坯。

（3）轧制工艺：采用两阶段轧制；轧前连铸坯再加热温度为1150~1200℃，既可以保证奥氏体晶粒不过分长大，又可以保证合金元素充分固溶，特别是Nb元素的充分溶解，高压水除鳞后进行轧制，粗轧温度为980~1050℃，粗轧分3-6道次轧制，总压下量为≥40%，粗轧后形成中间坯；精轧开轧温度760℃~820℃，精轧分4-6道次轧制，总压下量≥25%，轧后层流冷却，冷却速度约为3~8℃/s，随后空冷，开冷温度750~780℃，终冷温度为200~400℃，返红温度小于500℃；

（4）热处理工艺：回火温度580℃~700℃，保温时间1~3min/mm。

上述步骤（2）缓冷采用堆垛缓冷，缓冷时间≥72小时，缓冷后温度≤400℃。

上述步骤（2）铸坯中心偏析C类≤1.5，中心疏松≤0.5，将钢水浇铸成铸坯。

上述步骤（2）所得铸坯厚度250mm。

上述述步骤（3）所得中间坯厚度为100-110mm。

最终组织特征为准多边形铁素体与贝氏体组织。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种应用TMCP+回火工艺生产60-80mm厚460MPa级海洋工程用钢的生产方法，主要通过控制C含量0.04-0.07%，P含量≤0.010%，S含量≤0.003%，本发明虽然压缩比较低，但是利用降低加热温度和降低轧制温度的方法，实现了奥氏体晶粒再结晶细化，保证低温冲击性能，轧后回火不仅消除了淬火内应力，而且使钢中的大块碳化物分解，进一步提高韧性和组织均匀性，采用本方案生产的钢板，抗拉强度为620~685MPa，屈服强度为500~570MPa，断后延伸率为20~25%，夏比冲击功（横向）在-60℃可以达到240J，-80℃低温冲击≥150J，Pcm≤0.22，Ceq≤0.47，易焊接，具有生产工艺稳定，可操作性强等特点。

附图说明

图1为实施例1所得钢板金相组织形貌。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本实用新型，但并不因此限制本实用新型。

一种本发明所述的低压缩比高韧性海洋工程用钢板，包括如下工序;

KR铁水脱硫预处理→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS精炼→LF精炼→RH处理→CCM连铸→铸坯缓冷48h→板坯再加热→高压水除鳞→控制轧制→矫直→冷却→抛丸→淬火→回火→矫直→切割、取样→检查→喷号打印→入库。

一种本发明所述的低压缩比高韧性海洋工程用钢板，该钢板中钢中的化学成分按重量百分比计：铁水脱硫≤0.003%；铸坯P≤0.010%，RH脱气结束后软吹不小于20分钟，真空处理不低于20分钟，然后进行钙处理，连铸中包目标温度1540-1550℃，拉伸为1m/s稳定；铸坯检验结果要求中心偏析C类≤1.5、中心疏松≤0.5，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷72小时。

本发明轧制工艺如下，采用控轧控冷工艺，轧前连铸坯加热温度介于1150℃~1200℃，采用奥氏体再结晶区和奥氏体非再结晶区两阶段控制轧制。其中实例1钢板厚度为80mm，实例2厚度为70mm，实例3厚度规格60mm，实例1中间坯厚度110mm，实例2中间坯厚度为110mm，实例3中间坯厚度为100mm。具体工艺参数见表2。

根据本发明的生产工艺，冶炼轧制本发明的钢种实际化学成分如表1所示：

粗轧采用4道次轧制，总压下量为60%，精轧分5道次轧制，总压下量30%。

热处理工艺：回火温度

实施例1：回火温度600℃，保温时间180min。

实施例2：回火温度620，保温时间160min。

实施例3：回火温度630，保温时间150min。

按照本发明的工艺获得的性能如表3。

实例1钢板心部最终组织为准多边形铁素体和贝氏体的混合组织，金相组织形貌见图1。由图1可见，钢板组织细小均匀，软硬相组织分布合理。材料的抗拉强度为620~685MPa，屈服强度为500~570MPa，断后延伸率为20~25%，夏比冲击功（横向）在-60℃可以达到240J，-80℃低温冲击≥150J。具有生产工艺稳定，可操作性强等特点。

Claims

1.一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于所述钢板的化学成分重量百分比含量为：C：0.04-0.07%，Si：0.2-0.4%，Mn：1.0-1.5%，P≤0.010%，S≤0.003%，Ni：0.2-0.5%，Cu：0.2-0.5%，Cr：0.2-0.4%，Mo：0.1-0.3%,Nb：0.02-0.05%,Ti：0.01-0.025%，余量Fe及不可避免杂质；

上述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板的生产方法，包括如下步骤：（1）冶炼工艺：原料经KR铁水预脱硫，使硫的质量分数≤0.003%、P≤0.010%；经过顶底复吹转炉冶炼，钢包经脱氧合金化进行LF和RH精炼炉精炼，进行成分微调、再脱硫使硫的质量分数≤0.003%、P≤0.010%，然后进行RH真空脱气除气，脱气结束后软吹时间≥20min，使[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，RH处理真空处理时间不小于20min，后进行钙处理，喂Ca-Fe线1m/t；（2）连铸工艺：采用连铸机浇注，连铸中包目标温度1540-1550℃，拉速1m/s；连铸坯下线缓冷，钢水浇铸成铸坯；（3）轧制工艺：采用两阶段轧制；轧前连铸坯再加热温度为1150~1200℃，高压水除鳞后进行轧制，粗轧温度为980~1050℃，粗轧分3-6道次轧制，总压下量为≥40%，粗轧后形成中间坯；精轧开轧温度760℃~820℃，精轧分4-6道次轧制，总压下量≥25%，轧后层流冷却，冷却速度为3~8℃/s，随后空冷，开冷温度750~780℃，终冷温度为200~400℃，返红温度小于500℃；（4）热处理工艺：回火温度580℃~700℃，保温时间1~3min/mm。

2.根据权利要求1所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述钢板的厚度为60-80mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述钢板：Pcm≤0.22。

4.根据权利要求1或2所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述钢板:Ceq≤0.47。

5.根据权利要求1所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述步骤（2）缓冷采用堆垛缓冷，缓冷时间≥72小时，缓冷后温度≤400℃。

6.根据权利要求1所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述步骤（2）铸坯中心偏析C类≤1.5，中心疏松≤0.5，将钢水浇铸成铸坯。

7.根据权利要求1所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述步骤（2）所得铸坯厚度250mm。

8.根据权利要求1所述的一种460MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：所述步骤（3）所得中间坯厚度为100-110mm。