CN104674117A - 一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，涉及一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法，其包括厚度规格为[6,40]mm与(40,80]mm两种。本发明生产工艺流程为：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→板坯经高压水除鳞→4300轧机轧制→Mulpic冷却→钢板堆垛缓冷→探伤→成品取样检验→入库。本发明采用Nb、V、Ti等微合金成分、250mm厚度连铸坯、控轧控冷工艺生产420MPa级海洋工程用钢板，生产成本较低，力学性能均匀，焊接性能良好。
Description
技术领域
本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法。
背景技术
海洋油气资源为代表的海洋矿产资源是当前世界海洋资源开发的重点和热点，是未来5-10年产业发展的主要方向。世界各国都在积极发展海洋工程装备，加快海洋资源开发和利用已成为世界各国发展的重要战略取向。
新世纪以来，我国海洋工程装备制造业取得了长足进步，特别是海洋油气开发装备具备了较好的发展基础。随着海上石油开发由浅海逐渐走向深海，对海洋工程用钢的强度、韧性、焊接等性能提出了更高的要求。
国内海洋工程用钢主要以EH36以下级别为主，即强度等级为屈服355Mpa，能满足韧性要求的最低温度为-40℃。海洋工程装备向大型化、轻量化发展，这一级别的钢板越来越难以满足海洋工程装备发展的需要。
在此背景下，更高强度和更高韧性海洋工程用钢的研发和推广势在必行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法，本发明技术方案如下：
本发明是通过以下技术方案实现的：一种420MPa级海洋工程用钢板，其包括厚度规格为[6,40]mm与(40,80]mm两种，所述厚度规格[6,40]mm的钢板化学成分质量百分比为：C：0.05-0.10％，Si：0.20-0.50％，Mn：1.30-1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Als：0.020-0.055％，Nb：0.020-0.050％，V：0.025-0.050％，Ti：0.008-0.020％，Cu：0.10-0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质；所述厚度规格为(40,80]mm的钢板化学成分质量百分比为：C：0.04-0.09％，Si：0.20-0.50％，Mn：1.35-1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Als：0.020-0.055％，Nb：0.030-0.060％，V：0.025-0.060％，Ti：0.008-0.020％，Cu：0.20-0.40％，Ni：0.20-0.40％，Cr：0.10-0.30％，Nb+V+Ti≤0.12％，余量 为Fe和不可避免杂质。
本发明420MPa级海洋工程用钢板，其生产工艺流程为：
高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→板坯经高压水除鳞→4300轧机轧制(包括粗轧机大压下轧制→精轧机控温轧制)→Mulpic冷却→钢板堆垛缓冷→探伤→成品取样检验→入库。
当钢板的厚度规格为[6,40]mm时，其工艺条件为：
(1)铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003％，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；
(2)板坯检查清理后装炉加热，加热时间1.0-1.1min/mm，出炉温度1050-1150℃；
(3)板坯经高压水除鳞，高压水压力为19-20Mpa，进入4300mm轧机轧制。
进一步的，所述4300mm轧机轧制包括粗轧机大压下轧制和精轧机控温轧制；
所述粗轧机大压下轧制提高道次压下量，保证有2个以上道次压下量≥30mm；中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；
所述精轧机控温轧制：[6,15]mm钢板终轧温度850±10℃，(15,40]mm钢板终轧温度控制在830±10℃。
更进一步的，当钢板的厚度规格为[6,15]mm时，钢板不水冷；当钢板的厚度规格为(15,40]mm时，Mulpic冷却，Mulpic冷却步骤中开冷温度770℃以上，钢板终冷温度640±20℃，冷速4-8℃/s；冷却后堆垛缓冷，堆垛温度500±20℃。
当钢板的厚度规格为(40,80]mm时，其工艺条件为：
(1)铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003％，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；
(2)板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9-1.0min/mm，出炉温度1050-1150℃；
(3)板坯经高压水除鳞，高压水压力为19-20Mpa，进入4300mm轧机轧制。
进一步的，所述4300mm轧机轧制包括粗轧机大压下轧制和精轧机控温轧制；
所述粗轧机大压下轧制提高道次压下量，保证有2个以上道次压下量≥30mm；中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；
所述精轧机控温轧制：钢板终轧温度控制在800±10℃。
更进一步的，Mulpic冷却：开冷温度770℃以上，钢板终冷温度580±20℃，冷速4-8℃/s；冷却后堆垛缓冷，堆垛温度500±20℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明采用Nb、V、Ti等微合金成分，合金成本较低；采用250mm厚度连铸坯轧制钢板，生产适用性强；采用控轧控冷工艺生产，工艺成本较低，与传统的调质工艺相比，生产周期短。本发明生产的420MPa级海洋工程用钢板，力学性能均匀，焊接性能良好。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1一种420MPa级海洋工程用钢板及其制备方法
生产工艺流程为：
高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→板坯经高压水除鳞→4300轧机轧制(包括粗轧机大压下轧制→精轧机控温轧制)→Mulpic冷却→钢板堆垛缓冷→探伤→成品取样检验→入库。
当钢板的厚度规格为[6,40]mm时，其工艺条件为：
(1)铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003％，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm， [O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；
(2)板坯检查清理后装炉加热，加热时间1.0-1.1min/mm，出炉温度1050-1150℃；
(3)板坯经高压水除鳞，高压水压力为19-20Mpa，进入4300mm轧机轧制；
(4)粗轧阶段提高道次压下量，保证有2个以上道次压下量≥30mm；中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；
(5)精轧保证终轧温度：[6,15]mm钢板终轧温度850±10℃，(15,40]mm钢板终轧温度控制在830±10℃；
(6)当钢板的厚度规格为[6,15]mm时，钢板不水冷；当钢板的厚度规格为(15,40]mm时，Mulpic冷却，Mulpic冷却步骤中开冷温度770℃以上，钢板终冷温度640±20℃，冷速4-8℃/s；
(7)冷却后堆垛缓冷，堆垛温度500±20℃。
当钢板的厚度规格为(40,80]mm时，其工艺条件为：
(1)铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003％，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；
(2)板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9-1.0min/mm，出炉温度1050-1150℃；
(3)板坯经高压水除鳞，高压水压力为19-20Mpa，进入4300mm轧机轧制；
(4)粗轧阶段提高道次压下量，保证有2个以上道次压下量≥30mm；中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；
(5)精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在800±10℃；
(6)Mulpic冷却：开冷温度770℃以上，钢板终冷温度580±20℃，冷速4-8℃/s；
(7)冷却后堆垛缓冷，堆垛温度500±20℃。
根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在210吨转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成250mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上分 别轧制6mm、40mm、80mm钢板。
钢板的化学成分见表1；加热、轧制、冷却工艺参数见表2；钢板的性能情况见表3；焊接试板试验结果见表4。
表1 钢板的化学成分(Wt，％)
表2 加热、轧制、冷却工艺参数
表3 钢板的性能情况
表4 焊接试板试验结果
根据表3和表4可知，本发明的钢板上屈服强度460-520MPa，抗拉强度 580-660MPa，断后伸长率22-35％，-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45％以上，而且焊接性能良好。
Claims (8)
1.一种420MPa级海洋工程用钢板，其特征在于，所述钢板包括厚度规格为[6,40]mm与(40,80]mm两种，所述厚度规格[6,40]mm的钢板化学成分质量百分比为：C：0.05-0.10％，Si：0.20-0.50％，Mn：1.30-1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Als：0.020-0.055％，Nb：0.020-0.050％，V：0.025-0.050％，Ti：0.008-0.020％，Cu：0.10-0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质；所述厚度规格为(40,80]mm的钢板化学成分质量百分比为：C：0.04-0.09％，Si：0.20-0.50％，Mn：1.35-1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Als：0.020-0.055％，Nb：0.030-0.060％，V：0.025-0.060％，Ti：0.008-0.020％，Cu：0.20-0.40％，Ni：0.20-0.40％，Cr：0.10-0.30％，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为Fe和不可避免杂质。
2.制备如权利要求1所述的420MPa级海洋工程用钢板的方法，其特征在于，所述钢板生产工艺流程为：
高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→板坯经高压水除鳞→4300轧机轧制(包括粗轧机大压下轧制→精轧机控温轧制)→Mulpic冷却→钢板堆垛缓冷→探伤→成品取样检验→入库。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当钢板的厚度规格为[6,40]mm时，其工艺条件为：
(1)铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003％，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；
(2)板坯检查清理后装炉加热，加热时间1.0-1.1min/mm，出炉温度1050-1150℃；
(3)板坯经高压水除鳞，高压水压力为19-20Mpa，进入4300mm轧机轧制。
4.根据权利2所述的方法，其特征在于，当钢板的厚度规格为[6,40]mm时，所述4300mm轧机轧制包括粗轧机大压下轧制和精轧机控温轧制；
所述粗轧机大压下轧制提高道次压下量，保证有2个以上道次压下量≥30mm；中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；
所述精轧机控温轧制：[6,15]mm钢板终轧温度850±10℃，(15,40]mm钢板终轧温度控制在830±10℃。
5.根据权利2所述的方法，其特征在于，当钢板的厚度规格为[6,15]mm时，钢板不水冷；当钢板的厚度规格为(15,40]mm时，Mulpic冷却，Mulpic冷却步骤中开冷温度770℃以上，钢板终冷温度640±20℃，冷速4-8℃/s；冷却后堆垛缓冷，堆垛温度500±20℃。
6.根据权利2所述的方法，其特征在于，当钢板的厚度规格为(40,80]mm时，其工艺条件为：
(1)铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003％，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；
(2)板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9-1.0min/mm，出炉温度1050-1150℃；
(3)板坯经高压水除鳞，高压水压力为19-20Mpa，进入4300mm轧机轧制。
7.根据权利2所述的方法，其特征在于，当钢板的厚度规格为(40,80]mm时，所述4300mm轧机轧制包括粗轧机大压下轧制和精轧机控温轧制；
所述粗轧机大压下轧制提高道次压下量，保证有2个以上道次压下量≥30mm；中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；
所述精轧机控温轧制：钢板终轧温度控制在800±10℃。
8.根据权利2所述的方法，其特征在于，当钢板的厚度规格为(40,80]mm时，所述Mulpic冷却：开冷温度770℃以上，钢板终冷温度580±20℃，冷速4-8℃/s；冷却后堆垛缓冷，堆垛温度500±20℃。
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