CN105239003A - 一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法，属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域。本发明以两块连铸板坯为原料，采用气体保护焊、埋弧焊和真空电子束焊组合焊接工艺或全真空电子束焊接工艺，将选定坯料组焊成大厚度坯料，装车底式炉或均热炉加热，出炉后经厚板轧机轧制、水冷、热处理，最终生产出固定式海洋平台用钢板。本发明生产的海洋平台用钢板，合金成本低，产品性能稳定，综合性能优良。

Description

一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法。

背景技术

国内海洋石油和天然气的加速开发，推动了海洋工程装备制造业的发展，海洋工程用钢板需求前景看好。海洋平台结构向大型化发展，所需钢板厚度随之增大，对海洋平台用钢板的性能提出了更高的要求。在此背景下，急需进行高性能海洋平台用钢板的研发与推广，尤其是开发大厚度高韧性海洋平台用钢板尤为迫切。

申请号为201110355557.3的专利申请公开了一种大厚度海洋工程用钢板及其生产方法，其化学成分质量百分比为：C：0.07%~0.09%，Si：0.15%~0.40%，Mn：1.40%~1.50%，P≤0.012%，S≤0.005%，Ni：0.60%~0.70%，Nb：0.030%~0.040%，Al：0.020%~0.045%，Mo：0.13%~0.17%，V：0.04%~0.05%，Ti：0.012%~0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；该发明采用电炉冶炼，连铸坯厚度为330mm，钢板采用再结晶和未再结晶两阶段轧制+淬火、回火处理。上述专利添加了Ni(0.60%~0.70%)、Mo(0.13%~0.17%)，Ni、Mo合金的价格较贵，成本较高，且采用淬火+回火工艺，生产周期长。

申请号为201210182698.4的专利申请公开了一种高性能海洋平台用钢及其生产方法，当钢板厚度为40~100mm时，钢板的重量百分比化学成分组成为：C：0.10%~0.12%，Si：0.20%~0.50%，Mn：1.50%~1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.070%~0.075%，Nb：0.030%~0.040%，Ti≤0.050%，Al：0.020%~0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；该发明采用电炉冶炼，＜90mm钢板采用300mm连铸坯，≥90mm钢板采用锭模浇铸，钢板采用再结晶和未再结晶两阶段轧制，正火热处理+正火后水冷。上述专利添加了较多的Mn、V、Ti，≥90mm钢板采用模铸，且正火后水冷，工艺成本高，生产周期长；-20℃中心横向冲击性能较好，-40℃中心横向冲击性能未知，不能确定能否满足-20℃以下的使用环境要求。

专利号为ZL2013104235073的中国专利，公开了一种海洋平台用钢板及其制造方法，钢板厚度规格为（80,100]mm，钢板化学成分质量百分比为：C：0.10~0.15%，Si：0.20~0.50%，Mn：1.30~1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Al：0.015~0.055%，Nb：0.030~0.060%，V：0.040~0.080%，Ti：0.008~0.020%，Ni：0.20~0.40%，Nb+V+Ti≤0.12%，Ceq≤0.43，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质。通过Nb/V/Ti/Ni微合金化、低碳当量Ceq、低焊接裂纹敏感性指数Pcm、大厚度连铸坯、粗轧大压下量、控轧控冷及正火热处理工艺，生产大厚度高韧性海洋平台用钢板，生产成本较低，-40℃中心横向冲击性能良好。该发明采用连铸板坯进行生产，需加入0.20~0.40%的贵重合金Ni，合金成本较高，且受连铸板坯厚度所限，在制备80mm以上厚度的钢板时，产品性能不够稳定。

因此，提供一种合金成本更低，产品性能稳定综合性能优良的厚规格海洋平台用钢板及其生产方法是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述存在的缺陷提供了一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法。本发明以两块连铸板坯为原料，采用气体保护焊、埋弧焊和真空电子束焊组合焊接工艺或全真空电子束焊接工艺，将选定坯料组焊成大厚度坯料，装车底式炉或均热炉加热，出炉后经厚板轧机轧制、水冷、热处理，最终生产出固定式海洋平台用钢板。本发明生产的海洋平台用钢板，合金成本低，产品性能稳定，综合性能优良。

本发明的一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法技术方案为，钢板厚度规格为[80,100]mm，以两块连铸板坯为原料，采用气体保护焊、埋弧焊和真空电子束焊组合焊接工艺或全真空电子束焊接工艺，将选定坯料组焊成大厚度坯料，装车底式炉或均热炉加热，出炉后经厚板轧机轧制、水冷、热处理，最终生产出海洋平台用钢板。

钢板化学成分质量百分比为：C0.10~0.15%，Si0.20~0.50%，Mn1.30~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als0.015~0.055%，Nb0.020~0.050%，V0.040~0.070%，Ti0.008~0.020%，Nb+V+Ti≤0.12%，Ni0.10~0.30%，Ceq≤0.43%，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，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，复合制坯，复合坯再加热，4300轧机轧制，Mulpic冷却，钢板堆垛缓冷。

铁水预脱硫过程中，入炉铁水S≤0.003%。

钢水经LF精炼、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。

复合制坯具体为，以两块四周尺寸相同的连铸板坯为原料，对所有连铸板坯的三条边加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°；将连铸板坯叠放在一起，旋转90°竖直放置，并组齐对正，然后采用气体保护焊的焊接方式，对连铸板坯有坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，最后将剩余面上的边缝在高真空下进行真空电子束进行焊接，组焊成大厚度坯料。

所述气体保护焊，焊丝直径1.2-2.0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25mm，保护气体CO₂或Ar+CO₂，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm；

所述埋弧自动焊，焊丝直径4.0-6.0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45mm，熔深10-30mm；

所述真空电子束焊接，其焊接电压30-150KV，真空度高于1×10^-1Pa，焊接电流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

复合制坯后依次经过以下步骤：

复合坯再加热，具体为对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，出炉温度控制在1160~1280℃；

出炉后进行4300轧机轧制，具体为，粗轧阶段提高道次压下量，至少有2个道次压下量≥30mm；精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在820±10℃；

轧后立即水冷，终冷温度600~640℃，冷却速率4~8℃/s；

对钢板进行正火热处理，正火处理温度：900±10℃；保温时间：1.5~1.8min/mm。

本发明的一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法有益效果为：本发明可生产的钢板最大厚度为100mm；采用Nb、V、Ti微合金成分，添加少量的Ni，通过低碳当量Ceq、低焊接裂纹敏感性指数Pcm、大厚度复合坯、粗轧大压下量、控轧控冷及正火热处理工艺，降低了生产成本，本发明方法制备的海洋平台用钢板可以保证力学性能均匀，稳定性好：下屈服强度365~440MPa，抗拉强度510~580MPa，断后伸长率24~35%，-40℃下比冲击吸收功纵向平均在160J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在45％以上。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

实施例１

一种厚规格海洋平台用钢板，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，复合制坯，复合坯再加热，4300轧机轧制，Mulpic冷却，钢板堆垛缓冷，成品取样检验，入库。

铁水预脱硫过程中，入炉铁水S≤0.003%。

钢水经LF精炼、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。

复合制坯具体为，以两块四周尺寸相同的连铸板坯为原料，对所有连铸板坯的三条边加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°；将连铸板坯叠放在一起，旋转90°竖直放置，并组齐对正，然后采用气体保护焊的焊接方式，对连铸板坯有坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，最后将剩余面上的边缝在高真空下进行真空电子束进行焊接，组焊成大厚度坯料。

所述气体保护焊，焊丝直径1.2-2.0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25mm，保护气体CO₂或Ar+CO₂，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm；

所述埋弧自动焊，焊丝直径4.0-6.0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45mm，熔深10-30mm；

所述真空电子束焊接，其焊接电压30-150KV，真空度高于1×10^-1Pa，焊接电流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

复合制坯后依次经过以下步骤：

复合坯再加热，具体为对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，出炉温度控制在1200℃；

出炉后进行4300轧机轧制，具体为，粗轧阶段提高道次压下量，至少有2个道次压下量≥30mm；精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在822℃；

轧后立即水冷，终冷温度635℃，冷却速率5.8℃/s；

对钢板进行正火热处理，正火处理温度：905℃；保温时间：165min。

根据本发明提供的化学成分范围，按照上述工艺流程以及规定的工艺条件，在210t转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成250mm厚板坯，选两块板坯复合制坯，经再加热后，在4300mm宽厚板轧机上轧制100mm钢板。

钢板的化学成分为：C0.12%，Si0.28%，Mn1.52%，P0.011%，S0.002%，Als0.032%，Nb0.036%，V0.057%，Ti0.016%，Nb+V+Ti0.109%，Ni0.16%，Ceq0.40%，Pcm0.21%。

钢板的性能情况见表1：

表1

。

实施例2

一种厚规格海洋平台用钢板，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，复合制坯，复合坯再加热，4300轧机轧制，Mulpic冷却，钢板堆垛缓冷，成品取样检验，入库。

铁水预脱硫过程中，入炉铁水S≤0.003%。

钢水经LF精炼、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。

复合制坯具体为，以两块四周尺寸相同的连铸板坯为原料，对所有连铸板坯的三条边加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°；将连铸板坯叠放在一起，旋转90°竖直放置，并组齐对正，然后采用气体保护焊的焊接方式，对连铸板坯有坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，最后将剩余面上的边缝在高真空下进行真空电子束进行焊接，组焊成大厚度坯料。

所述气体保护焊，焊丝直径1.2-2.0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25mm，保护气体CO₂或Ar+CO₂，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm；

所述埋弧自动焊，焊丝直径4.0-6.0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45mm，熔深10-30mm；

所述真空电子束焊接，其焊接电压30-150KV，真空度高于1×10^-1Pa，焊接电流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

复合制坯后依次经过以下步骤：

复合坯再加热，具体为对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，出炉温度控制在1210℃；

出炉后进行4300轧机轧制，具体为，粗轧阶段提高道次压下量，至少有2个道次压下量≥30mm；精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在825℃；

轧后立即水冷，终冷温度640℃，冷却速率6.1℃/s；

对钢板进行正火热处理，正火处理温度：902℃；保温时间：132min。

根据本发明提供的化学成分范围，按照上述工艺流程以及规定的工艺条件，在210t转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成250mm厚板坯，选两块板坯复合制坯，经再加热后，在4300mm宽厚板轧机上轧制80mm钢板。

钢板的化学成分为：C0.12%，Si0.28%，Mn1.52%，P0.011%，S0.002%，Als0.032%，Nb0.036%，V0.057%，Ti0.016%，Nb+V+Ti0.109%，Ni0.16%，Ceq0.40%，Pcm0.21%。

钢板的性能情况见表2：

表2

。

Claims (8)

1.一种厚规格海洋平台用钢板，其特征在于，钢板厚度规格为[80,100]mm，以两块连铸板坯为原料，采用气体保护焊、埋弧焊和真空电子束焊组合焊接工艺或全真空电子束焊接工艺，将选定坯料组焊成大厚度坯料，装车底式炉或均热炉加热，出炉后经厚板轧机轧制、水冷、热处理，最终生产出海洋平台用钢板。

2.根据权利要求1所述的一种厚规格海洋平台用钢板，其特征在于，钢板化学成分质量百分比为：C0.10~0.15%，Si0.20~0.50%，Mn1.30~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als0.015~0.055%，Nb0.020~0.050%，V0.040~0.070%，Ti0.008~0.020%，Nb+V+Ti≤0.12%，Ni0.10~0.30%，Ceq≤0.43%，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.如权利要求2所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，其特征在于，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，复合制坯，复合坯再加热，4300轧机轧制，Mulpic冷却，钢板堆垛缓冷。

4.根据权利要求3所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，其特征在于，铁水预脱硫过程中，入炉铁水S≤0.003%。

5.根据权利要求4所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，其特征在于，钢水经LF精炼、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。

6.根据权利要求5所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，其特征在于，复合制坯具体为，以两块四周尺寸相同的连铸板坯为原料，对所有连铸板坯的三条边加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°；将连铸板坯叠放在一起，旋转90°竖直放置，并组齐对正，然后采用气体保护焊的焊接方式，对连铸板坯有坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，最后将剩余面上的边缝在高真空下进行真空电子束进行焊接，组焊成大厚度坯料。

7.根据权利要求6所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，其特征在于，所述气体保护焊，焊丝直径1.2-2.0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25mm，保护气体CO₂或Ar+CO₂，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm；

所述埋弧自动焊，焊丝直径4.0-6.0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45mm，熔深10-30mm；

所述真空电子束焊接，其焊接电压30-150KV，真空度高于1×10^-1Pa，焊接电流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

8.根据权利要求7所述的一种厚规格海洋平台用钢板的生产方法，其特征在于，复合制坯后依次经过以下步骤：

复合坯再加热，具体为对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，出炉温度控制在1160~1280℃；

出炉后进行4300轧机轧制，具体为，粗轧阶段提高道次压下量，至少有2个道次压下量≥30mm；精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在820±10℃；

轧后立即水冷，终冷温度600~640℃，冷却速率4~8℃/s；

对钢板进行正火热处理，正火处理温度：900±10℃；保温时间：1.5~1.8min/mm。