CN106282794B - 一种高强度船板钢eq51厚板及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种50～150mm厚高强度船板钢EQ51厚板及其生产方法。该高强度船板钢EQ511厚板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.04～0.06、Si：0.10～0.15、Mn：0.9～0.95、P≤0.018、S≤0.005、Als：0.020～0.045、Cr：0.31～0.39%、Mo：0.14～0.19、Cu：0.21～0.23%、Nb：0.075～0.085%、Ni：0.31～0.41%、Ca：0.0020～0.0030%，其它为Fe和残留元素。其工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、调质热处理、精整、外检、探伤、入库。本发明的有益效果在于：与传统的EQ511生产工艺相比，确保了钢板性能达到标准要求；同时解决了连铸无法生产80mm以上钢板的问题，缩短了生产周期低生产能耗。

Description

一种高强度船板钢EQ51厚板及生产方法

技术领域

本发明属于中厚板生产领域，具体涉及到一种50～150mm厚高强度船板钢EQ51厚板及其生产方法。

背景技术

EQ511钢材是一种高强度船板钢的型号，要求钢板具有较高的强度和优异的低温韧性。随着我国经济与工业的发展，对能源的消耗日益增加，特别是我国作为石油进口大国，对能源的需求及能源安全要求很高，而我国东海、南海等广阔的海洋区域内储藏着大量的石油及天然气资源，同时随着技术的进步，海洋采油技术得到飞速发展,进而对低温高强韧性海洋平台设备需求日益增加,同时该类设备用钢向大厚度、高强度、低裂纹敏感性、抗层状撕裂性等方向发展的趋势，使海洋平台钢的技术质量要求日益提高,对钢铁制造业提出了新的要求。所以开发高性能的海洋平台用钢对我国经济发展和提高综合国力具有重大意义。

目前，国内对于海洋平台用钢多数在E40以下，EQ51的使用量较少，这使得快速发展的高强海洋平台用钢具有巨大的市场潜力。因此开发具有强度高、韧性好、低温韧性优良、加工性能和焊接性能好、耐磨、耐腐蚀等特点的海洋平台用钢成为我们的目标。

发明内容

针对上述问题，本发明人经过反复试验摸索，获得了一种生产50～150mm厚高强度船板钢EQ51厚板及生产方法，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种50～150mm厚高强度船板钢EQ51厚板。

本发明的另一目的在于提供一种生产高强度船板钢EQ511厚板的生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：该高强度船板钢EQ51厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.04～0.06、Si：0.10～0.15、Mn：0.9～0.95、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.020～0.045、Cr：0.31～0.39%、Mo：0.14～0.19、Cu：0.21～0.23%、Nb：0.075～0.085%、Ni：0.31～0.41%、Ca：0.0020～0.0030%，其它为Fe和残留元素。

上述方法中，所生产的钢板厚度为50～150mm厚度规格。

为得到上述钢板，本发明采用转炉冶炼、连铸浇注、3800m宽厚板轧机轧制、调质处理的方法生产EQ51钢板。其工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、调质热处理、精整、外检、探伤、入库。

KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期22-26min、脱硫温降≤20℃。

转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1350℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按3.0-4.5控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.02-0.04%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤20mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩。

吹氩处理工艺：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在190～290mm，离氩站温度1540-1555℃。

LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热15min、二加热12min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂。离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1630±5℃。

VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥16min，破真空后软吹6min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃。

连铸工艺：浇注温度按照1548-1555℃进行控制，拉速按照0.62m/min控制

加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度900-1000℃，加热段温度1215-1235℃，保温段温度1200-1215℃，加热速度15min/cm；

控轧控冷

结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃，一阶段终轧温度在970℃，待温厚度为成品厚度的1.8倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度950℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度765-775℃；

由于轧后缓冷易使晶粒长大，并且组织中的Cr、Mo等合金固溶量有限，因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在5-20℃/S，返红温度在620-630℃之间，然后送往矫直机矫直。

堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度430℃，堆冷时间32小时。

本发明在原有的EQ51船板钢的成分基础上，适当调整EQ511中C、Mn、Cr、Nb、Mo、Ni等合金元素的含量和比例，并严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，同时严格控制钢锭装炉温度、轧钢的加热制度，轧制过程严格保证降低终轧温度、轧制后采用ACC提高冷却速度和轧后钢板堆垛快速缓冷的方式，从而保证了EQ51钢种50-150mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。

在冶炼过程中，严格控制钢中P（磷）、S（硫）等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。在后续轧制加热过程中，为保证轧制过程板型平整，适当增加加热温度，严格控制加热温度确保加热均匀，保证奥氏体晶粒均匀细小，轧制过程控制轧制速度确保充分返红并通过采用国内先进的TMCP轧制技术和钢板堆垛缓冷技术以及调质工艺，能够保证EQ51钢板性能需求。

本发明的有益效果在于：与传统的EQ51生产工艺相比，确保了钢板性能达到标准要求；同时解决了连铸无法生产80mm以上钢板的问题，缩短了生产周期低生产能耗。

具体实施方式

本发明在传统EQ511船板钢的成分基础上，适当调整EQ51中C、Mn、Mo、Cr合金元素的含量和比例，通过洁净钢冶炼，严格控制P、S含量，通过进行严格的TMCP轧制技术，及调质热处理技术。具体成分设计为：C：0.04～0.06、Si：0.10～0.15、Mn：0.9～0.95、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.020～0.045、Cr：0.31～0.39%、Mo：0.14～0.19、Cu：0.21～0.23%、Nb：0.075～0.085%、Ni：0.31～0.41%、Ca：0.0020～0.0030%，其它为Fe和残留元素；

本发明采用转炉冶炼、连铸浇注、3800m宽厚板轧机轧制、调质处理的方法生产EQ51钢板。其工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、调质热处理、精整、外检、探伤、入库。

KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期22-26min、脱硫温降≤20℃。

转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1350℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按3.0-4.5控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.02-0.04%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤20mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩。

吹氩处理工艺：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在190～290mm，离氩站温度1540-1555℃。

LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热15min、二加热12min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂。离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1630±5℃。

VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥16min，破真空后软吹6min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃。

连铸工艺：浇注温度按照1548-1555℃进行控制，拉速按照0.62m/min控制

加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度900-1000℃，加热段温度1215-1235℃，保温段温度1200-1215℃，加热速度15min/cm；

控轧控冷

结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃，一阶段终轧温度在970℃，待温厚度为成品厚度的1.8倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度950℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度765-775℃；

由于轧后缓冷易使晶粒长大，并且组织中的Cr、Mo等合金固溶量有限，因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在5-20℃/S，返红温度在620-630℃之间，然后送往矫直机矫直。

堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度430℃，堆冷时间32小时。

结果分析

机械力学性能分析

成份及机械力学性能协议执行(硬度HB280-330HB)，机械性能具体见下表。

本次试生产50～150mm厚EQ51共计15批，经性能检测符合标准要求并性能稳定，低温冲击平均值在300J以上。

外检

所研制的钢板外检，正品率100%，达到了预期效果。

Claims (2)

1.一种高强度船板钢EQ51厚板，该高强度船板钢EQ51厚板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.04～0.06、Si：0.10～0.15、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.020～0.045、Nb：0.075～0.085%、Ca：0.0020～0.0030%，其它为Fe和残留元素，其特征在于上述高强度船板钢EQ5厚板还包含如下质量百分比的化学成分：Mn：0.9～0.95、Cr：0.31～0.39%、Mo：0.14～0.19、Cu：0.21～0.23%、Ni：0.31～0.41%；其生产方法为：优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、调质热处理、精整、外检、探伤、入库；其特征在于：KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期22-26min、脱硫温降≤20℃；转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1350℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按3.0-4.5控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.02-0.04%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内加入硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石；出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤20mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；吹氩处理工艺：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在190～290mm，离氩站温度1540-1555℃；LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节；加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入, 加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热15min、二加热12min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂；离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1630±5℃；VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥16min，破真空后软吹6min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间：抽真空前钢水温度—目标离站温度/1.7min；覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；连铸工艺：浇注温度按照1548-1555℃进行控制，拉速按照0.62m/min控制；加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度900-1000℃，加热段温度1215-1235℃，保温段温度1200-1215℃，加热速度15min/cm；控轧控冷：严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃，一阶段终轧温度在970℃，待温厚度为成品厚度的1.8倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础；二阶段开轧温度950℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度765-775℃；堆冷工艺:钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度430℃，堆冷时间32小时。

2.一种如权利要求1所述高强度船板钢EQ51厚板的生产方法，其工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、调质热处理、精整、外检、探伤、入库；其特征在于：KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期22-26min、脱硫温降≤20℃；转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1350℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按3.0-4.5控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.02-0.04%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内加入硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石；出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤20mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；吹氩处理工艺：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在190～290mm，离氩站温度1540-1555℃；LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节；加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入, 加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热15min、二加热12min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂；离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1630±5℃；VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥16min，破真空后软吹6min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间：抽真空前钢水温度—目标离站温度/1.7min；覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；连铸工艺：浇注温度按照1548-1555℃进行控制，拉速按照0.62m/min控制；加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度900-1000℃，加热段温度1215-1235℃，保温段温度1200-1215℃，加热速度15min/cm；控轧控冷：严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃，一阶段终轧温度在970℃，待温厚度为成品厚度的1.8倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础；二阶段开轧温度950℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度765-775℃；堆冷工艺:钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度430℃，堆冷时间32小时。