CN105369132A - 大断面海洋平台用钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

大断面海洋平台用钢的生产方法，钢的化学成分质量百分组成为：C≤0.10%，Si=0.1%～0.4%，Mn=1.4%～1.6%，P≤0.015%，S≤0.0015%，Nb=0.01～0.03%，Ti=0.01～0.02%，V=0.01～0.05%，Ni≤0.2%，Al=0.015%～0.05%，Ca=0.002～0.003%，Cr≤0.2%，Mo≤0.08%，Cu≤0.30%，B≤0.0005%，[N]≤0.005%，[O]≤0.005%，其余为Fe，Nb+V≤0.10%，Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%。生产工艺为转炉炼钢→钢包炉精炼→VD炉精炼→连铸→加热→轧制→加速冷却（在线淬火）→精整。本发明方法生产的海洋平台用钢最大厚度达到150mm，具有良好的强韧性，适于在近海与深海等海洋平台制造领域使用。

Description

大断面海洋平台用钢的生产方法
技术领域
本发明属于炼钢技术，涉及一种大断面海洋平台用钢的生产方法。
技术背景
海洋平台在海水、风、浪及潮涌等复杂条件下工作并受多种交变外力作用，工作条件极其恶劣。海洋平台结构庞大、复杂，结构刚性大，对所用钢的性能提出了很高的要求，包括具有足够的强度、断裂韧性、可焊性、耐腐蚀疲劳性。尤其是厚板，要具有抗层状撕裂性和力学性能的板厚均匀性。
由于产品质量要求高，生产难度大，目前海洋平台用钢板基本采用正火或调质的热处理工艺。正火和调质热处理生产工艺复杂，使用合金成本高，生产时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种大断面海洋平台用钢的生产方法，采用TMCP工艺取代传统的正火或调质工艺，简化生产工艺，降低合金成本，缩短生产时间。
本发明通过以下技术方案来实现：
大断面海洋平台用钢的生产方法，生产工艺为转炉炼钢→钢包炉精炼→VD炉精炼→连铸→加热→轧制→加速冷却→精整。钢的化学成分质量百分组成为：C≤0.10%，Si=0.1%～0.4%，Mn=1.4%～1.6%，P≤0.015%，S≤0.0015%，Nb=0.01～0.03%，Ti=0.01～0.02%，V=0.01～0.05%，Ni≤0.2%，Al=0.015%～0.05%，Ca=0.002～0.003%，Cr≤0.2%，Mo≤0.08%，Cu≤0.30%，B≤0.0005%，[N]≤0.005%，[O]≤0.005%，其余为Fe，Nb+V≤0.10%，Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%。
其中碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15，焊接裂纹敏感系数Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。
工艺步骤包括：
（1）钢包炉精炼：进站后快速升温至1620～1650℃，加入造渣料石灰、铝粒、电石，使钢水中氧含量降低至20ppm以下，钢水中石灰加入量在5-15kg/t，配以钢包底吹氩气搅拌，使钢水硫含量快速降低到S≤0.0015%。
（2）VD炉精炼：在0.5tor真空度下保真空15～20min。
(3)连铸：钢水浇注时过热度10～15℃，结晶器页面波动控制在±5mm之内。
(4)加热：将连铸坯进行加热：a.在连铸坯冷却至温度≤200℃，进行板坯清理后进行加热，目标温度为1150～1250℃；b.在连铸坯冷却至温度≤750℃，对板坯检查后进行加热，目标温度为1120～1230℃；c.在连铸坯冷却至温度≤900℃，对板坯进行加热，目标温度为1050～1180℃。
(5)轧制：坯料依次进行再结晶区粗轧和未再结晶区精轧。再结晶阶段轧制的温度为980～1120℃，未再结晶阶段的温度为800～870℃。
(6)加速冷却：对轧后的钢板进行快速冷却。对不同的厚度实施不同的冷却工艺：a.对于厚度≤50mm，采用TMCP工艺，冷却速度为6～10℃/s，返红温度在600～680℃；b.对于厚度50～100mm，采用TMCP工艺，冷却速度为3～6℃/s，TMCP工艺，返红温度在400～550℃；c.对于厚度100～150mm，采用DQ工艺，返红温度为≤350℃。
上述工艺生产的钢板屈服强度≥355MPa，抗拉强度470～630MPa，伸长率≥22%，厚度Z向性能≥35%，-50℃冲击功达到50J以上，焊接性能优良，而且-10℃下裂纹尖端张开位移值CTOD≥0.38mm。完全满足海洋平台用钢的使用要求。
本发明的进步效果：采用TMCP工艺，充分挖掘材料潜力，取代传统正火和调质热处理，简化生产工艺，降低合金成本，可大幅降低成本，缩短生产时间，实现资源节约化。
附图说明
图1是实施例1中经TMCP工艺，返红温度为620℃的金相组织。
图2是实施例2中经TMCP工艺，返红温度为450℃的金相组织。
图3是实施例3中经DQ工艺，返红温度为250℃的金相组织。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
大断面海洋平台用钢的生产方法，钢的厚度为20mm，钢的化学成分质量百分组成为：C=0.09%，Si=0.25%，Mn=1.56%，P=0.012%，S≤0.0012%，Nb=0.01%，Ti=0.012%，V=0.01%，Ni=0.02%，Al=0.025%，Ca=0.0023%，Cr=0.05%，Mo=0.01%，Cu=0.02%，B=0.0001%，[N]=0.005%，[O]=0.0018%，其余为铁Fe。Ceq=0.37%，Pcm=0.18%。
本实施例中，生产工艺为转炉炼钢→钢包炉精炼→VD炉精炼→连铸→加热→轧制→加速冷却（在线淬火）→精整。工艺步骤包括：
（1）钢包炉精炼：进站后快速升温至1630℃，通过加入石灰、铝粒、电石等造渣料，使钢水中氧含量降低20ppm以下，同时保证钢水中石灰加入量在8kg/t，配以钢包底吹氩气搅拌，使钢水硫含量快速降低到目标要求含量S≤0.0015%。
（2）VD炉精炼：在0.5tor真空度下保真空15min。
（3）连铸：钢水浇注时过热度控制在10～15℃之间，结晶器页面波动控制在±5mm之内。连铸出来的坯料尺寸为180mm×1880mm×2600mm
（4）加热：在连铸坯冷却至温度≤900℃，对板坯进行加热，目标温度为1100℃，保温30min。
（5）轧制：钢板的再结晶阶段轧制的温度为1050～1120℃，未再结晶阶段的温度为800-870℃。轧后钢板的厚度为20mm。
（6）加速冷却：对轧后的钢板进行快速冷却。采用TMCP工艺，冷却速度为8℃/s，返红温度在620℃。
经力学性能检验，该钢板具有良好的强韧性匹配，综合性能优异。力学性能见表1，金相照片如图1。
实施例2：
大断面海洋平台用钢的生产方法，钢的厚度为80mm，钢的化学成分质量百分组成为：C=0.06%，Si=0.28%，Mn=1.60%，P=0.010%，S≤0.0011%，Nb=0.020%，Ti=0.013%，V=0.025%，Ni=0.08%，Al=0.025%，Ca=0.0025%，Cr=0.04%，Mo=0.02%，Cu=0.03%，B=0.0003%，[N]=0.0045%，[O]=0.0016%，其余为铁Fe。Ceq=0.35%，Pcm=0.16%。
本实施例中，生产工艺为转炉炼钢→钢包炉精炼→VD炉精炼→连铸→加热→轧制→加速冷却（在线淬火）→精整。
（1）钢包炉精炼：进站后快速升温至1640℃，通过加入石灰、铝粒、电石等造渣料，使钢水中氧含量降低20ppm以下，同时保证钢水中石灰加入量在8kg/t，配以钢包底吹氩气搅拌，使钢水硫含量快速降低到目标要求含量S≤0.0015%。
（2）VD炉精炼：在0.5tor真空度下保真空15min。
（3）连铸：钢水浇注时过热度控制在10～15℃之间，结晶器页面波动控制在±5mm之内。连铸出来的坯料尺寸为300mm×2080mm×3600mm
（4）加热：在连铸坯冷却至温度≤750℃，对板坯进行加热，目标温度为1180℃，保温30min。
（5）轧制：钢板的再结晶阶段轧制的温度为1050～1120℃，未再结晶阶段的温度为800～870℃。轧后钢板的厚度为80mm。
（6）加速冷却：对轧后的钢板进行快速冷却。采用TMCP工艺，冷却速度为5℃/s，返红温度在450℃。
经力学性能检验，该钢板具有良好的强韧性匹配，综合性能优异。所得力学性能见表1，金相照片如图2。
实施例3
大断面海洋平台用钢的生产方法，钢的厚度为150mm，钢的化学成分质量百分组成为：C=0.05%，Si=0.26%，Mn=1.60%，P=0.008%，S≤0.0012%，Nb=0.030%，Ti=0.013%，V=0.045%，Ni=0.20%，Al=0.025%，Ca=0.0025%，Cr=0.04%，Mo=0.04%，Cu=0.03%，B=0.0004%，[N]=0.0042%，[O]=0.0017%，其余为铁Fe。Ceq=0.36%，Pcm=0.15%。
本实施例中，生产工艺为转炉炼钢→钢包炉精炼→VD炉精炼→连铸→加热→轧制→加速冷却（在线淬火）→精整。
（1）钢包炉精炼：进站后快速升温至1620℃，通过加入石灰、铝粒、电石等造渣料，使钢水中氧含量降低20ppm以下，同时保证钢水中石灰加入量在8kg/t，配以钢包底吹氩气搅拌，使钢水硫含量快速降低到目标要求含量S≤0.0015%。
（2）VD炉精炼：在0.5tor真空度下保真空15min。
（3）连铸：钢水浇注时过热度控制在10～15℃之间，结晶器页面波动控制在±5mm之内。连铸出来的坯料尺寸为400mm×2280mm×4500mm
（4）加热：在连铸坯冷却至温度≤200℃，进行板坯清理后进行加热，目标温度为1220℃，保温30min。
（5）轧制：钢板的再结晶阶段轧制的温度为1050～1120℃，未再结晶阶段的温度为800～870℃。轧后钢板的厚度为150mm。
（6）加速冷却：对轧后的钢板进行快速冷却。采用DQ工艺，返红温度为250℃。
经力学性能检验，该钢板具有良好的强韧性匹配，综合性能优异。所得力学性能见表1，金相照片如图3。
表1实施例钢板的力学性能
注：CTOD试验根据APIRP2Z标准进行。

Claims (1)

1.大断面海洋平台用钢的生产方法，生产工艺为转炉炼钢→钢包炉精炼→VD炉精炼→连铸→加热→轧制→加速冷却→精整，其特征在于：
钢的化学成分质量百分组成为：C≤0.10%，Si=0.1%～0.4%，Mn=1.4%～1.6%，P≤0.015%，S≤0.0015%，Nb=0.01～0.03%，Ti=0.01～0.02%，V=0.01～0.05%，Ni≤0.2%，Al=0.015%～0.05%，Ca=0.002～0.003%，Cr≤0.2%，Mo≤0.08%，Cu≤0.30%，B≤0.0005%，[N]≤0.005%，[O]≤0.005%，其余为Fe，Nb+V≤0.10%，Ceq≤0.38%，Pcm≤0.20%；
工艺步骤包括：
（1）钢包炉精炼：进站后快速升温至1620～1650℃，加入造渣料石灰、铝粒、电石，使钢水中氧含量降低至20ppm以下，钢水中石灰加入量在5～15kg/t，配以钢包底吹氩气搅拌，使钢水硫含量快速降低到S≤0.0015%；
（2）VD炉精炼：在0.5tor真空度下保真空15～20min；
(3)连铸：钢水浇注时过热度10～15℃，结晶器页面波动控制在±5mm之内；
(4)加热：将连铸坯进行加热：a.在连铸坯冷却至温度≤200℃，进行板坯清理后进行加热，目标温度为1150～1250℃；b.在连铸坯冷却至温度≤750℃，对板坯检查后进行加热，目标温度为1120～1230℃；c.在连铸坯冷却至温度≤900℃，对板坯进行加热，目标温度为1050～1180℃；
(5)轧制：坯料依次进行再结晶区粗轧和未再结晶区精轧，再结晶阶段轧制的温度为980～1120℃，未再结晶阶段的温度为800～870℃；
(6)加速冷却：对轧后的钢板进行快速冷却，对不同的厚度实施不同的冷却工艺：a.对于厚度≤50mm，采用TMCP工艺，冷却速度为6～10℃/s，返红温度在600～680℃；b.对于厚度50～100mm，采用TMCP工艺，冷却速度为3～6℃/s，TMCP工艺，返红温度在400～550℃；c.对于厚度100～150mm，采用DQ工艺，返红温度为≤350℃。
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