CN106834923A - 一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋结构用钢板技术领域,特别涉及一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法,其厚度规格为[70,80]mm,钢板化学成分质量百分比为:C 0.13~0.18%,Si 0.10~0.40%,Mn 1.20~1.60%,P≤0.012%,S≤0.003%,Als 0.015~0.050%,Nb 0.030~0.060%,Ti 0.005~0.020%,Cr 0.10~0.30%,余量为Fe及不可避免的杂质。本发明采用Nb、Ti、Cr微合金化元素,不添加贵重合金元素V,采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板,生产成本低,力学性能稳定。
Description
技术领域
本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域,特别涉及一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法。
背景技术
海洋工程装备是人类在开发、利用和保护海洋所进行的生产和服务活动中使用的各类装备,核心是海洋资源开发装备,其中海洋油气资源开发装备种类多、数量大,是海洋工程装备制造业最主要的产品。
随着我国海洋工程装备制造业的快速发展,对与之相配套的海洋工程用钢的需求呈现多样化趋势。海洋工程用钢的各项技术指标要求极高,不仅要有很高的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀性能,还要求高强度、高韧性、耐腐蚀、易焊接。
目前国际海洋平台用钢板主要级别为355,420,460MPa。355MPa级主要牌号:En10225的S355、API的API 2H-50、BS7191的350EM、船规的EH36;420MPa级主要牌号:EN10225的S420、API的API 2Y-60、船标的E40、E420;460MPa级主要牌号:EN10225的S460、船标的E460。国产海洋平台用钢板己经广泛采用,EH36以下级别基本实现国产化,占平台用钢量的90%,但关键部位所用大厚度、高强度钢材仍依赖进口。
发明内容
本发明提供了一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法,本发明采用Nb、Ti、Cr微合金化元素,不添加贵重合金元素V,采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板,生产成本低,力学性能稳定。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种大厚度海洋结构用钢板,其厚度规格为[70,80]mm,钢板化学成分质量百分比为:C 0.12~0.18%,Si 0.20~0.50%,Mn 1.20~1.60%,P≤0.012%,S≤0.003%,Als 0.015~0.050%,Nb 0.020~0.060%,V 0.030~0.070%,Ti 0.005~0.020%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的一种大厚度海洋结构用钢板各合金成分的作用机理如下:
碳:C是钢铁材料传统、经济的强化元素,对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很大。随碳含量的增加,强度提高,而冲击韧性则明显下降,并对焊接性能产生不利影响。从经济性和产品性能角度考虑,优选C含量控制在0.12~0.18%。
硅:Si是炼钢主要的脱氧元素,为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05%以上,但若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.20~0.50%。
锰:Mn是保证钢的强度和韧性的必要元素,也是良好的脱氧剂,但锰含量过高会造成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题,并对钢板的焊接性能产生不利影响。因此优选Mn含量为1.2~1.60%。
磷:P是造成钢较严重偏析的有害元素,增加钢的脆性,尤其是低温脆性,对冲击韧性带来不利影响,本发明的P含量控制在0.015%以下。
硫:S是残存在钢中的有害元素之一,会增加钢的热脆性,降低钢的延展性及韧性,对焊接也有不利影响。本发明的S含量控制在0.005%以下。
铝:Al是一种强脱氧剂,并且能细化钢的晶粒,提高钢在低温下的韧性,但超过0.08%时容易产生铸坯热裂纹,同时钢的韧性降低。因此优选Al含量为0.015~0.050%。
铌:Nb和碳、氮、氧都有极强的亲和力,与之形成相应的极稳定的化合物。Nb能细化钢的晶粒,降低钢的过热敏感性和回火脆性,在一定的存在条件下,能提高钢的强度和韧性。本发明的Nb含量控制在0.020~0.060%。
钛:Ti不仅能提高钢的强度、细化晶粒、降低时效敏感性和冷脆性,而且少量的钛还能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而发挥作用,小于0.005%时效果小,超过0.04%时易形成大颗粒TiN而失去效果。因此优选Ti含量为0.005~0.020%。
铬:Cr加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用,增加钢的抗腐蚀能力,并能提高钢的强度和耐磨性。铬在钢中的角色多元且重要,它会形成稳定而硬的碳化物,而且具抗蚀性。
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→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。
(1)铁水预脱硫,按C 0.12~0.18%,Si 0.20~0.50%,Mn 1.20~1.60%,P≤0.012%,S≤0.003%,Als 0.015~0.050%,Nb 0.020~0.060%,V 0.030~0.070%,Ti0.005~0.020%,余量为Fe及不可避免的杂质冶炼钢水,钢水经CAS、LF、RH精炼,保证钢质纯净,将钢水浇铸成300mm厚板坯;连铸坯低倍C类偏析≤1.0,中心疏松≤0.5,无中间裂纹。
(2)连铸坯冷装炉,加热时间10min/cm以上,出炉温度1050~1150℃;板坯经高压水除鳞,高压水压力按常规控制;粗轧阶段保证单道次大压下量,精轧阶段终轧温度控制在800~820℃;轧制完成后立即水冷,终冷温度控制在560~600℃,冷却速率5~8℃/s;进行正火热处理,正火热处理温度890~900℃,保温时间1.7min/mm。
本发明的有益效果为:可生产钢板的厚度规格为[70,80]mm,采用Nb、Ti、Cr微合金化元素,不添加贵重合金元素V,采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板,生产成本低,力学性能稳定:厚度1/4处圆棒拉伸试验屈服强度365~450MPa,抗拉强度500~585MPa,断后伸长率25~33%,厚度1/4处-20℃夏比V型纵向冲击功≥150J,Z向拉伸断面收缩率平均在40%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
根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件,在210吨转炉上冶炼钢水,将钢水浇铸成300mm厚板坯,在4300mm宽厚板轧机上轧制70mm钢板。
其生产工艺流程为: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→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。
(1)铁水预脱硫,在210t转炉冶炼钢水,钢水经CAS、LF、RH精炼,保证钢质纯净,将钢水浇铸成300mm厚板坯;连铸坯低倍C类偏析≤1.0,中心疏松≤0.5,无中间裂纹。
(2)连铸坯冷装炉,加热时间300min以上,出炉温度1130℃;板坯经高压水除鳞,高压水压力按常规控制;粗轧阶段保证单道次大压下量,精轧阶段终轧温度803℃;轧制完成后立即水冷,终冷温度585℃,冷却速率6.5℃/s;进行正火热处理,正火热处理温度895℃,保温时间120min。
钢板的化学成分为:C 0.16%,Si 0.25%,Mn 1.50%,P 0.012%,S 0.003%,Als0.032%,Nb 0.043%,Ti 0.015%,Cr 0.16%。
钢板的性能情况见表1。
表1钢板的性能情况
实施例2
根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件,在210吨转炉上冶炼钢水,将钢水浇铸成300mm厚板坯,在4300mm宽厚板轧机上轧制80mm钢板。
其生产工艺流程为: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→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。
(1)铁水预脱硫,在210t转炉冶炼钢水,钢水经CAS、LF、RH精炼,保证钢质纯净,将钢水浇铸成300mm厚板坯;连铸坯低倍C类偏析≤1.0,中心疏松≤0.5,无中间裂纹。
(2)连铸坯冷装炉,加热时间300min以上,出炉温度1134℃;板坯经高压水除鳞,高压水压力按常规控制;粗轧阶段保证单道次大压下量,精轧阶段终轧温度810℃;轧制完成后立即水冷,终冷温度580℃,冷却速率6.3℃/s;进行正火热处理,正火热处理温度892℃,保温时间136min。
钢板的化学成分为:C 0.15%,Si 0.30%,Mn 1.52%,P 0.010%,S 0.002%,Als0.033%,Nb 0.045%,Ti 0.016%,Cr 0.17%。
钢板的性能情况见表2。
表2钢板的性能情况
实施例3
根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件,在210吨转炉上冶炼钢水,将钢水浇铸成300mm厚板坯,在4300mm宽厚板轧机上轧制75mm钢板。
其生产工艺流程为: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→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。
(1)铁水预脱硫,在210t转炉冶炼钢水,钢水经CAS、LF、RH精炼,保证钢质纯净,将钢水浇铸成300mm厚板坯;连铸坯低倍C类偏析≤1.0,中心疏松≤0.5,无中间裂纹。
(2)连铸坯冷装炉,加热时间300min以上,出炉温度1130℃;板坯经高压水除鳞,高压水压力按常规控制;粗轧阶段保证单道次大压下量,精轧阶段终轧温度813℃;轧制完成后立即水冷,终冷温度588℃,冷却速率6.1℃/s;进行正火热处理,正火热处理温度893℃,保温时间120min。
钢板的化学成分为:C 0.17%,Si 0.24%,Mn 1.53%,P 0.011%,S 0.002%,Als0.035%,Nb 0.048%,Ti 0.017%,Cr 0.18%。
钢板的性能情况见表1。
表1钢板的性能情况
Claims (8)
1.一种大厚度海洋结构用钢板,其特征在于:钢板化学成分质量百分比为:C 0.13~0.18%,Si 0.10~0.40%,Mn 1.20~1.60%,P≤0.012%,S≤0.003%,Als 0.015~0.050%,Nb 0.030~0.060%,Ti 0.005~0.020%,Cr 0.10~0.30%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的大厚度海洋结构用钢板,其特征在于:钢板厚度规格为[70,80]mm,其性能指标为:厚度1/4处圆棒拉伸试验屈服强度≥355MPa,抗拉强度490~630MPaMPa,断后伸长率≥21%,厚度1/4处-20℃纵向冲击功≥150J。
3.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板,其特征在于:当所述钢板厚度规格为70mm时,化学成分质量百分比为:C 0.16%,Si 0.25%,Mn 1.50%,P 0.012%,S0.003%,Als 0.032%,Nb 0.043%,Ti 0.015%,Cr 0.16%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板,其特征在于:当所述钢板厚度规格为80mm时,化学成分质量百分比为:C 0.16%,Si 0.30%,Mn 1.52%,P 0.010%,S0.002%,Als 0.033%,Nb 0.045%,Ti 0.016%,Cr 0.17%,余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板,其特征在于:当所述钢板厚度规格为75mm时,化学成分质量百分比为:C 0.17%,Si 0.24%,Mn 1.53%,P 0.011%,S0.002%,Als 0.035%,Nb 0.048%,Ti 0.017%,Cr 0.18%,余量为Fe及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板的生产方法,其特征在于,
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→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。
7.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板的生产方法,其特征在于,所述铁水预脱硫工序为,钢水经CAS、LF、RH精炼,保证钢质纯净,将钢水浇铸成300mm厚板坯;连铸坯低倍C类偏析≤1.0,中心疏松≤0.5,无中间裂纹。
8.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板的生产方法,其特征在于,所述连铸坯冷装炉工序,加热时间10min/cm以上,出炉温度1050~1150℃;板坯经高压水除鳞,高压水压力按常规控制;粗轧阶段保证单道次大压下量,精轧阶段终轧温度控制在800~820℃;轧制完成后立即水冷,终冷温度控制在560~600℃,冷却速率5~8℃/s;进行正火热处理,正火热处理温度890~900℃,保温时间1.7min/mm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170613 |
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