CN104695410B - 一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其制备方法与应用，经过加热轧制矩形坯、粗轧、精轧、冷却制得半弦板型钢，半弦板型钢的纵断面整体为弧形结构且以中心线为轴左右对称，半弦板型钢的上表面为R1圆弧形，半弦板型钢的下表面为R2圆弧形，R1圆弧形与R2圆弧形为同心圆，半弦板型钢的上表面与下表面通过底侧边连接，半弦板型钢下表面与底侧边连接处设有内坡口，本发明在保证了产品使用性能情况下通过热轧方法生产出本产品，以替代通过热弯特厚板并经过多道机加工工序才能得到的产品，有效的降低了产品的制造成本，减少了冷弯或热弯带来的应力集中等产品缺陷，提高了产品组织的均匀稳定性能。

Description

一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其制备方法与应用，属于机械制造和金属材料加工与成型技术领域。
背景技术
目前，国内生产外形相似的产品均是采用冷弯或者热弯同性能的宽厚板，并对部分部位用机器切割车削进行加工，这样生产率低，材料浪费较大，加工费用较高，并且机加工设备能力难以达到。
自升式钻井平台根据桩腿的形式分为独立腿式和沉淀式两类，独立腿式由平台和桩腿组成，各桩腿相互独立，不连接，整个平台的重量由各桩腿分别支承，桩腿底部常设有桩靴，桩靴有圆形、方形和多边形，面积较小。一般来说独立腿式可在任何地方工作，但通常适用于硬土区、珊瑚区或不平整的海底。沉淀式由平台、桩腿和沉垫组成，设在各桩腿底部的沉垫，将各桩腿联系在一起，整个平台的重量由相连各桩腿共同支撑。桩腿结构形式均为三角桁架式，桩腿由齿条、水平拉筋和斜拉筋组成。
中国专利文献CN1190443(申请号：96195358.6)公开一种带镀锌涂层的轧制成形的结构型钢，材料厚度大于2毫米的，如槽钢(2)等的结构型钢，被轧制成一角部被部分弯曲的预成型型钢，然后在线电镀，继而进一步轧制成最后的形状。预成型的型钢具有可快速去掉多余的电镀材料的向上凸的表面(3)。由于在电镀前预成型角部，使电镀层的表面拉伸最小，消除了裂纹。但该带镀锌涂层的轧制成形的结构型钢是一种厚度2mm带镀锌图层的结构型钢，属于轻薄型钢，一般用作小型支架，不能承载较大的重量；同时，由于表面带镀锌图层，不能应用于海洋工程。
中国专利CN203484456U(申请号：201320619808.9)公开了一种型钢冷弯曲装置，包括支架，该支架包括底座、连接在底座上的支撑立柱，在支撑立柱之间设有上横梁，在上横梁上装有千斤顶，千斤顶的活塞杆的端部装有模具，模具正对安装在底座上的工件。该冷弯曲是将板带轧制成形后作为原料进行弯曲，用于尺寸较薄、长度较短的产品，无法应用于海洋石油机械用半弦板型钢的生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢，该半弦板型钢适用于海洋采用平台用，厚度为20—120mm，提高了采油工作效率。
本发明还提供一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢的制备方法，采用本发明的方法替代了热弯厚板并用机加工来制造生产方式，保证产品的使用性能，节约了热弯和机加工生产过程中的钢材使用量，降低了生产成本，提高了生产效率。
本发明的技术方案如下：
一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，半弦板型钢的纵断面整体为弧形结构且以中心线为轴左右对称，半弦板型钢的上表面为R1圆弧形，半弦板型钢的下表面为R2圆弧形，R1圆弧形与R2圆弧形为同心圆，半弦板型钢的上表面与下表面通过底侧边连接，半弦板型钢下表面与底侧边连接处设有内坡口。
本发明优选的，R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为20～120mm，即为半弦板型钢的厚度。根据桩腿的高度采用不同的厚度，以适应不同的承载能力，一般桩腿越高，型钢的厚度越厚，使桩腿具有足够的强度、刚度和承载能力。本发明的半弦板型钢厚度为20～50mm，适用于高度300英尺的桩腿结构；半弦板型钢厚度为50～120mm，适用于高度400英尺的桩腿结构。
本发明优选的，内坡口与底侧边之间的夹角φ为40～42°，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的2/5～4/5。本发明内坡口的设置保证焊条能自由伸入坡口内部，避免与两侧坡口面相碰，同时避免消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。
进一步优选的，内坡口与底侧边之间的夹角φ为41.5°。
进一步优选的，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的3/5。
本发明优选的，外圆弧与底侧边之间以平滑的圆弧R3连接，圆弧的最低点与最高点的垂直高度≤25mm。以便于轧制，同时给内坡口的加工留出足够的余量。
进一步优选的，圆弧的最低点与最高点的垂直高度≤20mm。
本发明的半弦板型钢R1圆弧形两最低点之间的距离即为半弦板型钢的外宽B2，弦板型钢两内坡口最低点之间的距离即为半弦板型钢的内宽B1。
本发明海洋石油机械用半弦板型钢的规格内宽B1为100～370mm，外宽B2为120～500mm。
本发明优选的，底侧边的长度为半弦板型钢外宽B2与内宽B1之差的一半。
根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：
碳0.05-0.08％，硅≤0.10％，锰1.00-1.20％，磷≤0.012％、硫≤0.003％，铬0.70-1.00％，镍0.70-1.00％，钼0.30-0.50％，钛0.010-0.030％，硼0.0010-0.0020％，余量为铁及不可避免的杂质。
根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.055-0.075％，硅≤0.10％，锰1.05-1.18％，磷≤0.008％、硫≤0.003％，铬0.70-0.85％，镍0.70-0.85％，钼0.30-0.45％，钛0.012-0.027％，硼0.0015-0.0020％，余量为铁及不可避免的杂质。
根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.06-0.07％，硅≤0.10％，锰1.05-1.15％，磷≤0.008％、硫≤0.002％，铬0.70-0.80％，镍0.70-0.80％，钼0.30-0.40％，钛0.012-0.020％，硼0.0015-0.0020％，余量为铁及不可避免的杂质。
根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.06％，硅0.04％，锰1.10％，磷0.006％、硫0.001％，铬0.75％，镍0.75％，钼0.40％，钛0.018％，硼0.0018％，余量为铁及不可避免的杂质。
根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.05％，硅0.04％，锰1.18％，磷0.010％，硫0.003％，铬0.74％，镍0.70％，钼0.32％，钛0.019％，硼0.0011％，其余为铁及不可避免的杂质。
根据本发明优选的，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.07％，硅0.03％，锰1.04％，磷0.011％，硫0.001％，铬0.88％，镍0.76％，钼0.38％，钛0.027％，硼0.0016％，其余为铁及不可避免的杂质。
按照桩腿钢性能标准，其应当满足：屈服强度≥690MPa，抗拉强度790-930MPa，延伸率≥16％，钢板1/2、1/4厚度位置的-40℃纵/横向冲击吸收能量≥69J，钢板1/4厚度位置的硬度为240-290HBW，钢板厚度6-85mm。
本发明制得的型钢屈服强度700-900MPa，抗拉强度800-930MPa，延伸率18-30％，钢板1/2厚度位置的-40℃横向冲击功100-170J，钢板1/2厚度位置的-40℃纵向冲击功160-220J，钢板1/4厚度位置的-40℃横向冲击功110-170J，钢板1/4厚度位置的-40℃纵向冲击功140-220J；钢板1/4厚度位置的硬度为240-290HBW，钢板厚度6-85mm。
超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的制造方法，包括步骤如下：
(a)KR铁水预处理:将P≤0.09％的高炉冶炼铁水或电炉冶炼铁水通过KR预脱硫使S≤0.005％；
(b)转炉吹炼:将步骤(a)预处理后的铁水进行转炉吹炼，转炉终点成分C≤0.04％、S≤0.010％、P≤0.008％，终点温度1640～1660℃；
(c)脱氧合金化：转炉吹炼后加入钛，采用全钛方式进行脱氧，控制终点[O]≤550ppm；
(d)RH精炼：脱氧合金化后在真空度≤100Pa条件下的处理10-20min，纯脱气时间≥6min，然后加入钙铁线进行钙处理，钙处理后[Ca]10-25ppm；
(e)连铸坯铸造：连铸阶段中包过热度控制在10-25℃，全程温度波动范围≤10℃；铸坯入坑缓冷40-50小时，缓冷终止温度在≤300℃，冷却得连铸坯。
所述步骤(c)中钛的加入量按照3-3.7公斤/吨钢控制，进一步优选3.3-3.5公斤/吨钢。
上述超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法，包括步骤如下：
(1)轧制连铸坯
将圆形连铸坯或矩形坯连铸坯加热至1200～1300℃，在轧制力为500～1500吨的轧制出坯厚为200～350mm，坯宽为260～500mm的矩形坯；
(2)粗轧
将步骤(1)轧制获得的矩形坯于1200～1290℃进行粗轧，粗轧结束温度1100～1150℃，总压下量200～260mm，粗轧后的中间坯厚度为50～110mm；
(3)精轧
精轧开轧温度950～1150℃，精轧对各部位的尺寸精确控制，并对生产时产生的弯曲扭转做热矫直，精轧结束温度900～1000℃，压下量10～30mm；
(4)精轧结束后不经过热处理，直接进行冷却，冷却后得超厚海洋石油机械用半弦板型钢。
本发明优选的，步骤(1)中圆形连铸坯采用直径为500～800mm的圆形连铸坯。
本发明优选的，步骤(1)中使用的矩形连铸坯高度大于等于成品厚度的4倍，宽度大于等于成品宽度的90％。以保证足够的压缩比并轧出合格的尺寸。
本发明优选的，步骤(1)中的连铸坯通过出炉辊、机前辊把钢坯送入1000～1800吨的初轧机进行轧制7～13道次，使钢坯四个面都受到压力轧制。
本发明优选的，步骤(2)中粗轧包括切分孔、半圆形切深孔和半圆形控制孔，切分孔、半圆形切深孔将方坯热轧成半圆形状，通过半圆形控制孔控制端部尺寸，粗轧次数7～13道次。
上述轧制超厚海洋石油机械用半弦板型钢所使用的系统，包括顺次连接的可逆式开坯机轧、开坯机、粗轧机、两架万能轧机和轧边机。
开坯机将圆形坯轧成矩形坯，粗轧机轧制出基本形状，万能轧机做外形尺寸精度控制并起到热矫直作用。
本发明的粗轧机、万能轧机均采用二辊模式，即刻有轧槽的上下两支轧辊安装在轴承座内，辅以导卫工艺件。
精轧使用的精轧机包括万能二辊可转换式轧机和轧边机，与粗轧机顺次布置。
上述超厚海洋石油机械用半弦板型钢应用于海洋钻井平台的桩腿结构。
本发明优选的，上述超厚海洋石油机械用半弦板型钢应用于自升式钻井平台的桩腿结构。
本发明优选的，上述超厚海洋石油机械用半弦板型钢的R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为20～50mm时，适用于高度300英尺的桩腿结构；超厚海洋石油机械用半弦板型钢的R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为50～120mm，适用于高度400英尺的桩腿结构。
本发明使用的原料为一种海洋平台用调质高强钢，除了普碳钢的碳、硅、锰、磷、硫等化学成分外，还增加了铬、镍、钼、钛、硼等元素，对成品的强度、韧性均能起到一定的优化作用。通过Cr和C元素的配合，获得更高的淬硬性和淬透深度，提高型钢的力学性能；镍促进低温下螺旋位错的交滑移，减少应力集中以提高钢的韧性，保证型钢的低温韧性，钼能增加淬透性，提高钢的强度，钛是主要的终脱氧元素，也是形成氧化物冶金的关键技术，钛跟氧或氮结合形成Ti2O3和TiN微小析出物，能够在焊接时起到铁素体形核核心，从而细化焊接组织，显著提高韧性。微量硼能使钢的淬透性显著提高。硼可用作昂贵合金元素的替代品来促进沿整个钢板厚度方向上的显微组织均匀性。硼也可增大钼对钢淬透性的提高作用，也可提高晶界强度进而提高抵抗氢致晶间断裂的能力。本发明根据型钢的特殊成分采用热轧方式一次成形，热轧过程中严格控制温度，发生在金属的再结晶温度以上，可将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，有效改善冷弯或热弯时弯曲处产生的不均匀塑性变形及内在裂纹。
本发明的特点及优点：
(1)本发明的超厚海洋石油机械用半弦板型钢产品较厚，厚度最后可达120mm；产品规格大，米重大，属于超厚超重型型钢，并且能有效的替代冷弯产品。
(2)本发明的超厚海洋石油机械用半弦板型钢内坡口的设置保证焊条能自由伸入坡口内部，避免与两侧坡口面相碰，同时避免消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。
(3)本发明超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法采用热轧一次成形，可生产10米以上的长定尺，减少了冷弯或热弯带来的应力集中等产品缺陷，使产品组织性能更加均匀稳定；降低了后期的二次成形费用，可大幅度提高工作效率。
(4)本发明超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法节约材料，减少机加工环节，提高生产效率，降低生产成本，并起到节能降耗的作用。
(5)本发明超厚海洋石油机械用半弦板型钢及其生产方法，在保证了产品使用性能情况下通过热轧方法生产出本产品，以替代通过冷弯特厚板并经过多道机加工工序才能得到的产品，有效的降低了产品的制造成本，型钢的特殊成分采用热轧方式一次成形，热轧过程中严格控制温度，发生在金属的再结晶温度以上，可将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，有效改善冷弯或热弯时弯曲处产生的不均匀塑性变形及内在裂纹。
附图说明
图1是本发明的超厚海洋石油机械用半弦板型钢的截面示意图；
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步的说明。
以下实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。
实施例1
一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢，结构如图1所示，半弦板型钢的纵断面整体为弧形结构且以中心线为轴左右对称，半弦板型钢的上表面为R1圆弧形，半弦板型钢的下表面为R2圆弧形，R1圆弧形与R2圆弧形为同心圆，半弦板型钢的上表面与下表面通过底侧边连接，半弦板型钢下表面与底侧边连接处设有内坡口。R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为85mm，即为半弦板型钢的厚度，该超厚海洋石油机械用半弦板型钢该适用于高度400英呎的桩腿结构。
内坡口与底侧边之间的夹角φ为41.5°，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的3/5。外圆弧与底侧边之间以平滑的圆弧R3连接，圆弧的最低点与最高点的垂直高度24mm。半弦板型钢R1圆弧形两最低点之间的距离即为半弦板型钢的外宽B2，弦板型钢两内坡口最低点之间的距离即为半弦板型钢的内宽B1。底侧边的长度为半弦板型钢外宽B2与内宽B1之差的一半。
超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.05％，硅0.04％，锰1.18％，磷0.010％，硫0.003％，铬0.74％，镍0.70％，钼0.32％，钛0.019％，硼0.0011％，其余为铁及不可避免的杂质。
超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法，包括步骤如下：
(1)轧制连铸坯
将直径为650mm圆形连铸坯加热至1250℃，将圆形连铸坯通过出炉辊、机前辊送入1800吨的初轧机进行轧制9道次，使钢坯四个面都受到压力轧制。在轧制力为1000吨的作用力下轧制出坯厚为300mm，坯宽为380mm的矩形坯，
(2)粗轧
将步骤(1)轧制获得的矩形坯于1230℃进行粗轧，粗轧包括切分孔、半圆形切深孔和半圆形控制孔，切分孔、半圆形切深孔将方坯热轧成半圆形状，通过半圆形控制孔控制端部尺寸，粗轧次数11道次。粗轧结束温度1100℃，总压下量200mm，粗轧后的中间坯厚度为100mm；
(3)精轧
精轧开轧温度1060℃，精轧对各部位的尺寸精确控制，并对生产时产生的弯曲扭转做热矫直，精轧结束温度950℃，压下量10mm；
(4)精轧结束后不经过热处理，直接进行冷却，冷却后得超厚海洋石油机械用半弦板型钢。
实施例2
同实施例1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，不同之处在于，
R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为50mm，即为半弦板型钢的厚度，该超厚海洋石油机械用半弦板型钢该适用于高度400英尺的桩腿结构。
内坡口与底侧边之间的夹角φ为41.5°，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的2/5。外圆弧与底侧边之间以平滑的圆弧R3连接，圆弧的最低点与最高点的垂直高度15mm。
实施例3
同实施例1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，不同之处在于，
R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为30mm，即为半弦板型钢的厚度，该超厚海洋石油机械用半弦板型钢该适用于高度300英尺的桩腿结构。
内坡口与底侧边之间的夹角φ为41°，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的2/5。外圆弧与底侧边之间以平滑的圆弧R3连接，圆弧的最低点与最高点的垂直高度10mm。
实施例4
同实施例1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，不同之处在于，
超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.07％，硅0.03％，锰1.04％，磷0.011％，硫0.001％，铬0.88％，镍0.76％，钼0.38％，钛0.027％，硼0.0016％，其余为铁及不可避免的杂质。
实施例5
同实施例1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，不同之处在于，
超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.06％，硅0.04％，锰1.10％，磷0.006％、硫0.001％，铬0.75％，镍0.75％，钼0.40％，钛0.018％，硼0.0018％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例6
同实施例1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，不同之处在于，
超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.08％，硅0.04％，锰1.1％，磷0.009％、硫0.001％，铬1.00％，镍1.00％，钼0.50％，钛0.010％，硼0.0020％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例7
同实施例1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，不同之处在于，
超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法，包括步骤如下：
(1)轧制连铸坯
将高度400mm，宽度380mm的矩形连铸坯加热至1300℃，将圆形连铸坯通过出炉辊、机前辊送入1800吨的初轧机进行轧制12道次，使钢坯四个面都受到压力轧制。在轧制力为1200吨的作用力下轧制出坯厚为200～300mm，坯宽为260～500mm的矩形坯，
(2)粗轧
将步骤(1)轧制获得的矩形坯于1290℃进行粗轧，粗轧包括切分孔、半圆形切深孔和半圆形控制孔，切分孔、半圆形切深孔将方坯热轧成半圆形状，通过半圆形控制孔控制端部尺寸，粗轧次数12道次。粗轧结束温度1150℃，总压下量260mm，粗轧后的中间坯厚度为100mm；
(3)精轧
精轧开轧温度1150℃，精轧对各部位的尺寸精确控制，并对生产时产生的弯曲扭转做热矫直，精轧结束温度980℃，压下量20mm；
(4)精轧结束后不经过热处理，直接进行冷却，冷却后得超厚海洋石油机械用半弦板型钢。
实施例1-3的超厚海洋石油机械用半弦板型钢产品尺寸如表1所示：
表1产品尺寸参数
项目 H1 H2 H3 B3 B1 B2 R1 R2 截面面积/cm2
实施例1 218.5 85 133.5 54.5 360.3 443.9 138.5 223.5 452.92
实施例2 193.5 51 142.5 11.8 305 384 192 141 265.05
实施例3 185 30 155 12 329.3 365 183.5 153.5 157.58
对比例1
一种海洋石油机械用半弦板型钢，所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.05％，硅0.04％，锰1.18％，磷0.010％，硫0.003％，铬0.74％，镍0.70％，钼0.32％，钛0.019％，硼0.0011％，其余为铁及不可避免的杂质。
海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法，按下述方法步骤进行：连铸坯测长称重→加热→除磷→粗轧→精轧→冷却→矫直→切边→切定尺→包装运输→钢板切割下料→加热→弯曲压型→打磨→矫正。上述轧制方法为现有热弯机加工常规加工方法。
实验例1
实施例1-7制得的超厚海洋石油机械用半弦板型钢、对比例1制得的型钢的钢材使用量、节约钢材量、生产成本、节约成本如表2所示。
表2
钢材使用量(吨/米) 节约钢材量(吨/米) 生产成本(元/吨) 节约成本(元/吨)
实施例1 2.848 0.24 5690 895
实施例2 2.89 0.198 5681 904
实施例3 2.967 0.121 5575 1010
实施例4 2.848 0.24 5670 915
实施例5 2.848 0.24 5642 943
实施例6 2.848 0.24 5639 956
实施例7 2.848 0.24 5630 965
对比例1 3.088 6585
结果分析
通过比较实施例1-7和对比例1制得的型钢的钢材使用量，发现与对比例1相比，本发明实施例1-7制备型钢的钢材使用量明显小于对比例1的钢材使用量，比对比例1每米节约钢材量20％左右，生产成本也明显小于对比例1的生产成本，比对比例1每吨钢节约成本800-1200元。由此可见，本发明超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法节约材料，减少机加工环节，提高生产效率，降低生产成本，并起到节能降耗的作用。
实验例2
型钢的稳定性检测
将制得的实施例1～7及对比例1的型钢应用于相同环境的自升式钻井平台的桩腿结构，型钢厚度为50mm，桩腿高度300英尺(ft)，分别使用1年、3年、5年后观察桩腿表面裂纹、腐蚀现象，结果如下表3所示：
表3不同型钢桩腿稳定性对比
通过使用1-5后，观察桩腿外观品质后会发现实施例1～7处理制得的型钢的桩腿在使用5年后仍然品质较好，表面光滑、光亮、平整，无裂纹，而对比例1中采用热弯厚板并用机加工制得的型钢的桩腿在使用3年后表面变暗，开始有细小裂纹出现，使用5年后裂纹逐渐变大，有更多裂纹出现，重影响结构的承载能力,使得结构的安全可靠性减弱,最终将导致结构功能的丧失,甚至结构破坏，通过对比，本发明的型钢应用于桩腿有效改善冷弯或热弯时弯曲处产生的不均匀塑性变形及裂纹，提高了桩腿的承载能力及安全性，延长了桩腿使用寿命。

Claims (12)

1.一种超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，半弦板型钢的纵断面整体为弧形结构且以中心线为轴左右对称，半弦板型钢的上表面为R1圆弧形，半弦板型钢的下表面为R2圆弧形，R1圆弧形与R2圆弧形为同心圆，半弦板型钢的上表面与下表面通过底侧边连接，半弦板型钢下表面与底侧边连接处设有内坡口；内坡口与底侧边之间的夹角φ为40～42°，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的2/5～4/5；
超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：
碳0.05～0.08%，硅≤0.10%，锰1.00～1.20%，磷≤0.012%、硫≤0.003%，铬0.70～1.00%，镍0.70～1.00%，钼0.30～0.50%，钛0.010～0.030%，硼0.0010～0.0020%，余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，R1圆弧形与R2圆弧形半径之差H2为20～120mm，即为半弦板型钢的厚度。
3.根据权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，内坡口与底侧边之间的夹角φ为41.5°，内坡口的宽度B3为半弦板型钢的厚度的3/5。
4.根据权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，外圆弧与底侧边之间以平滑的圆弧R3连接，圆弧的最低点与最高点的垂直高度≤25mm。
5.根据权利要求4所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，圆弧的最低点与最高点的垂直高度≤20mm。
6.根据权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，半弦板型钢R1圆弧形两最低点之间的距离为半弦板型钢的外宽B2，弦板型钢两内坡口最低点之间的距离为半弦板型钢的内宽B1，底侧边的长度为半弦板型钢外宽B2与内宽B1之差的一半。
7.根据权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.055～0.075%，硅≤0.10%，锰1.05～1.18%，磷≤0.008%、硫≤0.003%，铬0.70～0.85%，镍0.70～0.85%，钼0.30～0.45%，钛0.012～0.027%，硼0.0015～0.0020%，余量为铁及不可避免的杂质。
8.根据权利要求7所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的化学成分含量按重量百分比为：碳0.06%，硅0.04%，锰1.10%，磷0.006%、硫0.001%，铬0.75%，镍0.75%，钼0.40%，钛0.018%，硼0.0018%，余量为铁及不可避免的杂质。
9.根据权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢，其特征在于，超厚海洋石油机械用半弦板型钢所用钢的制造方法，包括步骤如下：
（a）KR铁水预处理: 将P≤0.09%的高炉冶炼铁水或电炉冶炼铁水通过KR预脱硫使S≤0.005%；
（b）转炉吹炼: 将步骤（a）预处理后的铁水进行转炉吹炼，转炉终点成分 C≤0.04%、S≤0.010％、P≤0.008％，终点温度1640～1660℃；
（c）脱氧合金化：转炉吹炼后加入钛，采用全钛方式进行脱氧，控制终点[O] ≤550ppm;
（d）RH精炼：脱氧合金化后在真空度≤100Pa条件下的处理10-20min，纯脱气时间≥6min，然后加入钙铁线进行钙处理，钙处理后[Ca]10-25ppm;
（e）连铸坯铸造：连铸阶段中包过热度控制在10-25℃，全程温度波动范围≤10℃；铸坯入坑缓冷40～50小时，缓冷终止温度在≤300℃，冷却得连铸坯。
10.权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法，包括步骤如下：
（1）轧制连铸坯
将圆形连铸坯或矩形坯连铸坯加热至1200～1300℃，在轧制力为500～1500吨的作用力下轧制出坯厚为200～350mm，坯宽为260～500mm的矩形坯；
（2）粗轧
将步骤（1）轧制获得的矩形坯于1200～1290℃进行粗轧，粗轧结束温度1100～1150℃，总压下量200～260mm，粗轧后的中间坯厚度为50～110mm；
（3）精轧
精轧开轧温度950～1150℃，精轧对各部位的尺寸精确控制，并对生产时产生的弯曲扭转做热矫直，精轧结束温度900～1000℃，压下量10～30mm；
（4）精轧结束后不经过热处理，直接进行冷却，冷却后得超厚海洋石油机械用半弦板型钢。
11.根据权利要求10所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢的轧制方法，其特征在于，步骤（1）中圆形连铸坯采用直径为500～800mm的圆形连铸坯，步骤（1）中使用的矩形连铸坯高度大于等于成品厚度的4倍，宽度大于等于成品宽度的90%，步骤（1）中的连铸坯通过出炉辊、机前辊把钢坯送入1000～1800吨的初轧机进行轧制7～ 13道次，使钢坯四个面都受到压力轧制，步骤（2）中粗轧包括切分孔、半圆形切深孔和半圆形控制孔，切分孔、半圆形切深孔将方坯热轧成半圆形状，通过半圆形控制孔控制端部尺寸，粗轧次数7～13道次，步骤（3）中精轧使用的精轧机包括万能二辊可转换式轧机和轧边机，与粗轧机顺次布置。
12.权利要求1所述的超厚海洋石油机械用半弦板型钢应用于海洋自升式钻井平台的桩腿结构。
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