CN106191659A - 一种可大线能量焊接的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，具体涉及一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板及其制造方法，化学成分质量百分比为：C：0.04~0.10%，Si：0.05~0.10%，Mn：1.40~1.70%，P：≤0.010%，S：≤0.005%，Als：≤0.010%，Nb：0.020~0.030%，V：0.020~0.040%，Ti：0.008~0.016%，Ni：0.30~0.50%，Ca：0.001～0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的优点在于冶炼工序中脱氧工艺简单，以硅铁、金属锰脱氧为主，减少了钢中大型氧化铝夹杂的数量，没有添加Zr/Mg/REM等强氧化物形成元素。

Description

一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，具体涉及一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板及其制造方法。
背景技术
随着对海洋油气资源开发向极寒海域的日益拓展，为了使油气开采平台能够承受低温环境下风暴、潮汐，甚至地震等严苛载荷考验，对海洋平台上所用钢板的低温韧性要求不断提高，因而对-60℃低温冲击功优良的海洋工程用钢板的需求量不断增加。
采用可大线能量（≥100kJ/cm）焊接的钢板，可显著提高焊接效率、缩短建造周期、降低成本，因此，极寒海域海洋工程建造对可大线能量焊接、且低温韧性优良的钢板需求迫切。
已有大线能量焊接用钢板的生产技术多涉及到在LF/VD/RH精炼过程中添加Zr/Mg/REM等强氧化物形成元素，目的是在钢水中形成均匀、密布的细小氧化物粒子，然后利用这些氧化物粒子钉扎晶界，或者促进晶内针状铁素体的形成，最终达到提高钢板大线能量焊接韧性的目的。但这些技术多存在脱氧合金易氧化，不易保存和添加，添加时易造成钢水剧烈翻腾，且合金收得率偏低或不稳定。若控制不当，产生的夹杂物容易聚集和长大，严重时会堵塞连铸水口。对合金元素间的含量比例有严格要求，造成成分控制窗口窄，不易进行生产控制。没有充分发挥轧制和水冷工艺在此类钢种生产中的作用。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板及其制造方法。
本发明是通过下述方案实现的:
一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板，大线能量焊接的海洋工程用钢板的化学成分质量百分比为：C：0.04~0.10%，Si：0.05~0.10%，Mn：1.40~1.70%，P：≤0.010%，S：≤0.005%，Als：≤0.010%，Nb：0.020~0.030%，V：0.020~0.040%，Ti：0.008~0.016%，Ni：0.30~0.50%，Ca：0.001～0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的生产工艺是：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯再加热→轧制→水冷→取样检验。
优选的，高炉铁水的P≤0.08%，Cr≤0.06％，As≤0.006%。
优选的，铁水预处理为对铁水进行脱硫扒渣处理，所述铁水预处理后铁水裸露面积大于75%，S≤0.002％。
优选的，转炉冶炼后出钢时，出钢到1/4时先往钢包中加入硅铁进行脱氧，再加入金属锰进行合金化，出钢过程中加石灰800-1000Kg，萤石200-400Kg。
优选的，出钢完毕后进行CAS站吹氩，吹氩时间≥10 min，吹氩时间含出钢吹氩。
优选的，LF精炼时用硅铁调整钢水氧含量至50～80ppm，之后加入钛铁进行脱氧，搅拌≥5分钟后喂入钙铁线。
优选的，RH精炼时，真空度达到100Pa以下，保真空不低于15min，处理结束后喂钙铁线，喂线后软吹时间不小于15分钟。
优选的，板坯连铸工序，铸机对弧精度≤0.5mm，结晶器液面波动小于2mm，中间包过热度控制目标10～20℃，采用弱冷配水制度，采用轻压下得到厚度为300mm的板坯。
优选的，连铸坯再加热温度1050~1100℃，加热时间1.2~1.3min/mm；所述轧制采用粗轧机+精轧机的双机架模式进行轧制，粗轧阶段开轧温度1030~1080℃，粗轧阶段至少3个道次的道次压下量不低于40mm，尽量增大道次压下量；精轧阶段开轧温度880℃以下，终轧温度800～840℃，精轧阶段累计压下率≥45%；钢板精轧后进行ACC水冷，冷速5~10℃/s，终冷温度450～600℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1）冶炼工序中脱氧工艺简单，以硅铁、金属锰脱氧为主，减少了钢中大型氧化铝夹杂的数量，没有添加Zr/Mg/REM等强氧化物形成元素；2）对铸机工况提出明确要求，便于现场操作，连铸时配以低过热度和轻压下制度，确保铸坯心部质量；3）轧制工序，降低加热炉再热温度，适当延长再加热时间，使得板坯奥氏体化晶粒尺寸较小，轧制阶段，充分发挥轧机的轧制能力，粗轧阶段至少3个道次压下量≥40mm，精轧阶段累计压下率≥65%，再配以适当的ACC水冷工艺，确保钢板轧后获得细小的铁素体+少量珠光体组织。
附图说明
图1为本发明钢实施例二的母材心部显微组织图；
图2为本发明钢实施例二在焊接热输入200kJ/cm下的粗晶热影响区显微组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的生产工艺是：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯再加热→轧制→水冷→取样检验；高炉铁水的P≤0.08%，Cr≤0.06％，As≤0.006%，铁水预处理为对铁水进行脱硫扒渣处理，所述铁水预处理后铁水裸露面积77%，S含量为0.002％，转炉冶炼后出钢时，出钢到1/4时先往钢包中加入硅铁进行脱氧，再加入金属锰进行合金化，出钢过程中加石灰850Kg，萤石240Kg，出钢完毕后进行CAS站吹氩，吹氩时间11 min，吹氩时间含出钢吹氩，LF精炼时用硅铁调整钢水氧含量至55ppm，之后加入钛铁进行脱氧，搅拌6分钟后喂入钙铁线，RH精炼时，真空度达到95Pa，保真空时间16min，处理结束后喂钙铁线，喂线后软吹时间17分钟，板坯连铸工序，铸机对弧精度0.5mm，结晶器液面波动小于2mm，中间包过热度控制目标15℃，采用弱冷配水制度，采用轻压下得到厚度为300mm板坯，连铸坯再加热温度1080℃，加热时间360min；所述轧制采用粗轧机+精轧机的双机架模式进行轧制，粗轧阶段开轧温度1050℃，粗轧阶段4个道次的道次压下量为50mm，尽量增大道次压下量；精轧阶段开轧温度840℃，终轧温度835℃，精轧阶段累计压下率67%；钢板精轧后进行ACC水冷，冷速7.0℃/s，终冷温度600℃。
实施例2
一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的生产工艺是：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯再加热→轧制→水冷→取样检验；高炉铁水的P≤0.08%，Cr≤0.06％，As≤0.006%，铁水预处理为对铁水进行脱硫扒渣处理，所述铁水预处理后铁水裸露面积大于76%，S=0.002％，转炉冶炼后出钢时，出钢到1/4时先往钢包中加入硅铁进行脱氧，再加入金属锰进行合金化，出钢过程中加石灰900Kg，萤石380Kg，出钢完毕后进行CAS站吹氩，吹氩时间15 min，吹氩时间含出钢吹氩，LF精炼时用硅铁调整钢水氧含量至78ppm，之后加入钛铁进行脱氧，搅拌7分钟后喂入钙铁线，RH精炼时，真空度达到85Pa，保真空时间18min，处理结束后喂钙铁线，喂线后软吹时间17分钟，板坯连铸工序，铸机对弧精度0.4mm，结晶器液面波动小于2mm，中间包过热度控制目标17℃，采用弱冷配水制度，采用轻压下得到厚度为300mm板坯，连铸坯再加热温度1060℃，加热时间370min；所述轧制采用粗轧机+精轧机的双机架模式进行轧制，粗轧阶段开轧温度1030℃，粗轧阶段有3个道次的道次压下量为45mm，尽量增大道次压下量；精轧阶段开轧温度810℃，终轧温度800℃，精轧阶段累计压下率47%；钢板精轧后进行ACC水冷，冷速8.0℃/s，终冷温度450℃。
根据本发明的化学成分、冶炼及轧制工艺要求，在210吨转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成300mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上分别轧制实施例一30mm、实施例二80mm厚钢板。
钢板的化学成分见表1；加热、轧制、冷却工艺参数见表2；钢板的力学性能情况见表3；线能量100～200KJ/cm焊接热模拟冲击试验结果见表4。
本发明的钢板上屈服强度440~460MPa，抗拉强度560~580MPa，断后伸长率27~29%，-60℃夏比冲击吸收功在285J以上，线能量100～200KJ/cm焊接热模拟冲击性能良好。

Claims (10)

1.一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板，其特征在于，大线能量焊接的海洋工程用钢板的化学成分质量百分比为：C：0.04~0.10%，Si：0.05~0.10%，Mn：1.40~1.70%，P：≤0.010%，S：≤0.005%，Als：≤0.010%，Nb：0.020~0.030%，V：0.020~0.040%，Ti：0.008~0.016%，Ni：0.30~0.50%，Ca：0.001～0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，生产工艺是：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯再加热→轧制→水冷→取样检验。
3.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述高炉铁水的P≤0.08%，Cr≤0.06％，As≤0.006%。
4.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述铁水预处理为对铁水进行脱硫扒渣处理，所述铁水预处理后铁水裸露面积大于75%，S≤0.002％。
5.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述转炉冶炼后出钢时，出钢到1/4时先往钢包中加入硅铁进行脱氧，再加入金属锰进行合金化，出钢过程中加石灰800-1000Kg，萤石200-400Kg。
6.如权利要求5所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述出钢完毕后进行CAS站吹氩，吹氩时间≥10 min，吹氩时间含出钢吹氩。
7.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的生产工艺，其特征在于，所述LF精炼时用硅铁调整钢水氧含量至50～80ppm，之后加入钛铁进行脱氧，搅拌≥5分钟后喂入钙铁线。
8.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述RH精炼时，真空度达到100Pa以下，保真空不低于15min，处理结束后喂钙铁线，喂线后软吹时间不小于15分钟。
9.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，铸机对弧精度≤0.5mm，结晶器液面波动小于2mm，中间包过热度控制目标10～20℃，采用弱冷配水制度，采用轻压下得到厚度为300mm的板坯。
10.如权利要求2所述的一种可大线能量焊接的海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述连铸坯再加热温度1050~1100℃，加热时间1.2~1.3min/mm；所述轧制采用粗轧机+精轧机的双机架模式进行轧制，粗轧阶段开轧温度1030~1080℃，粗轧阶段至少3个道次的道次压下量不低于40mm；精轧阶段开轧温度880℃以下，终轧温度800～840℃，精轧阶段累计压下率≥45%；钢板精轧后进行ACC水冷，冷速5~10℃/s，终冷温度450～600℃。
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