CN108374122A

CN108374122A - 一种海上可焊接结构用s460g2+m钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN108374122A
Application number: CN201810250566.8A
Authority: CN
Inventors: 潘中德; 吴俊平; 霍松波; 姜金星; 高德平; 靳星; 吴伟勤
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2018-08-07
Anticipated expiration: 2038-03-26
Also published as: CN108374122B; WO2019184310A1

Abstract

本发明公开了一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板及其生产方法，涉及冶金领域，包括：炼钢：使用大断面连铸坯，并采用连铸坯C类偏析精准控制技术，连铸坯中心偏析C0.5、C1.0级；加热：铸坯加入加热炉加热，加热系数≥10.0min/cm，加热温度1180～1220℃；轧制：在低圧缩比下，采用二阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度在980～1150℃之间，粗轧最后2道次压下率≥20%；第二阶段的开轧温度≤820℃；冷却：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，返红温度550～590℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间72小时以上。本发明开发的钢板达到EN10225标准性能要求，可实现钢板的经济、批量生产，满足海上各种复杂工况条件下和恶劣自然环境下使用要求。

Description

一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板及其生产方法。

背景技术

海上结构需经受海面台风、严寒冰冻、高盐雾等恶劣环境的考验，因此要求海上结构用钢板不但具有高强度、高塑性、良好的焊接性能及耐海水侵蚀性能，还应具备优异的全厚度方向低温韧性，即要求低温服役、抗应变、易焊接、耐腐蚀等综合性能优异的钢板，以保证钢材和设备能适应各种载荷和低温环境，满足海上各种复杂工况条件和恶劣自然环境下使用要求。

S460G2是EN10225-2009标准《固定式海上结构之可焊接结构钢-交货技术条件》中规定的最高级别钢种，有+M（热机械轧制）、+QT（淬火+回火）等两种交货状态，标准规定了海上结构钢的化学成分、力学性能、焊接性能等。与普通Q460、S460级别钢板相比，S460G2钢种化学成分如C、P、S及合金元素添加要求更苛刻，冲击韧性同时要求近表面、厚度1/2处的-40℃横向低温冲击，还要求模拟焊后热处理性能，另外要求更低的CEV和Pcm要求保证优异的焊接性能。

CN104532147A号专利公开了固定海上平台用S460G2+QT钢板及其生产方法,其包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、淬火机回火工序，成分设计添加有Mn、Si、Ni、Nb、V等合金，生产钢板的最大厚度为80mm。该发明最大厚度仅为80mm，包括淬火+回火热处理工艺，成分设计中添加V等合金，生产工序成本、合金成本高，交货周期长。

CN104988394A号专利公开了一种调质S460G1+Q结构钢及其制造方法,制造方法主要为控制钢坯加热、钢板轧制及热处理等步骤中的工艺参数，成分设计添加有Mn、Si、Ni、Mo、V等合金，生产钢板的厚度规格≥100-150mm。该发明包括淬火+回火热处理工艺，成分设计中添加Mo、V等合金，生产工序成本、合金成本高，交货周期长。

现有的海上可焊接结构用S460G2级别钢板，正常采用淬火+回火热处理工艺生产，贵重合金如Nb、V、Mo、Ni等复合添加的方式，生产工序复杂，生产成本高，交货周期长。

发明内容

本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板及其生产方法，在成分设计不添加V、Mo等贵重合金，不采用淬火+回火热处理工艺的前提下，实现钢板的经济、批量生产。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板生产方法，包括以下步骤：

S1、炼钢：使用大断面连铸坯，并采用连铸坯C类偏析精准控制技术，连铸坯中心偏析C0.5、C1.0级；

S2、加热：铸坯加入加热炉加热，加热系数≥10.0min/cm，加热温度1180～1220℃；

S3、轧制：在最低3倍圧缩比条件下，采用二阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度在980～1150℃之间，粗轧最后2道次压下率≥20%；第二阶段的开轧温度≤820℃；

S4、冷却：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，返红温度550～590℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间72小时以上。

技术效果：本发明采用连铸坯C类偏析精准控制技术，以及TMCP工艺过程中的粗轧大压下、低温控轧、轧后超快冷等技术，在不添加V、Mo等贵重合金，采用低碳、Nb、Ni、Cr复合添加的成分设计，不采用淬火+回火热处理工艺的前提下，开发出一种TMCP状态交货的海上可焊接结构用S460G2+M钢板，保证80mm和100mm厚S460G2+M钢板达到EN10225标准性能要求，可实现钢板的经济、批量生产，满足海上各种复杂工况条件下和恶劣自然环境下使用要求。

本发明进一步限定的技术方案是：

本发明的另一目的在于提供一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%-0.09%，Mn：1.40%-1.60%，Si：0.10%-0.30%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb：0.020%-0.040%，V≤0.01%，Ti≤0.020%，Alt：0.020%-0.055%，Cr：0.10%-0.25%，Ni：0.30%-0.55%，Mo≤0.05%，Cu≤0.30%，N ≤0.006%，CEV≤0.41%，Pcm≤0.20%，余量为Fe和杂质。

进一步的，钢板的厚度为80mm或100mm, 综合性能达到EN10225标准性能要求，其中钢板近表面+厚度1/2处-40℃横向冲击韧性Akv≥200 J。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中钢板近表面+厚度1/2处-40℃横向冲击韧性Akv≥200 J，钢板厚度方向Z35性能≥50%，由于设计CEV≤0.41%，Pcm≤0.20%，焊接性能更加优异，综合力学性能指标达到国外同类水平；

（2）本发明中专为海上结构设计的钢板，市场需求量很大，经济效益好；

（3）本发明中加热工序保证铸坯加热均匀性，特别是厚度1/2处温度的均匀性。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板，钢板厚度为80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.064%、Mn：1.54%、P：0.012%、S：0.001%、Si：0.27%、Alt：0.028%、Nb：0.038%、V：0.002%、Ti：0.013%、Ni：0.52%、Cr：0.23%、Cu：0.02%、Mo：0.003%、CEV：0.40%、Pcm：0.17%，其余为Fe和杂质。

生产方法如下:

炼钢工序：采用铁水预处理脱硫技术、转炉深脱磷技术、LF深脱硫技术；采用动态轻压下、电磁搅拌技术，使用320mm大断面连铸坯，并采用连铸坯C类偏析精准控制技术，连铸坯中心偏析C1.0级；

加热工序：铸坯加入加热炉加热，加热系数10.5min/cm，加热温度1209℃，均热段保温时间61min；

轧制工序：在最低3倍圧缩比条件下，采用二阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度≥1008℃，此阶段最后2道次压下率为25%、22%；第二阶段开轧温度为812℃，终轧温度为795℃；

冷却工艺：经轧制后的钢板在超快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为586℃；轧后及时堆垛缓冷，堆垛时间72小时。

80mm 规格S460G2+M钢板，力学性能为：屈服强度459MPa，抗拉强度541MPa，屈强比85%，断后伸长率24%，-40℃横向近表面冲击功Akv：303、393、273J，-40℃横向厚度1/2处冲击功Akv：221、263、281J，Z向:77、76、77%。

实施例2

本实施例提供的一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板，钢板厚度为100mm，其化学成分及质量百分比如下：

C：0.069%、Mn：1.55%、P：0.010%、S：0.001%、Si：0.25%、Alt：0.029%、Nb：0.035%、V：0.002%、Ti：0.016%、Ni：0.54%、Cr：0.21%、Cu：0.01%、Mo：0.004%、CEV：0.41%、Pcm：0.18%，其余为Fe和杂质。

生产方法如下:

炼钢工序：采用铁水预处理脱硫技术、转炉深脱磷技术、LF深脱硫技术；采用动态轻压下、电磁搅拌技术，使用320mm大断面连铸坯，并采用连铸坯C类偏析精准控制技术，连铸坯中心偏析C0.5级；

加热工序：铸坯加入加热炉加热，其钢坯的加热系数11min/cm，最高加热温度1207℃，均热段保温时间58min；

轧制工序：在最低3倍圧缩比条件下，采用二阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度≥998℃，此阶段最后2道次压下率22%、21%；第二阶段开轧温度为809℃，终轧温度为787℃；

冷却工艺：经轧制后的钢板在超快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为571℃；轧后及时堆垛缓冷，堆垛时间72小时。

100mm 规格S460G2+M钢板，力学性能为：屈服强度447MPa，抗拉强度532MPa，屈强比84%，断后伸长率24.5%，-40℃横向近表面冲击功Akv：327、334、340，-40℃横向厚度1/2处冲击功Akv：261、211、237J，Z向:54、62、54%。

实施例3

C：0.053%、Mn：1.56%、P：0.010%、S：0.001%、Si：0.20%、Alt：0.032%、Nb：0.029%、V：0.004%、Ti：0.011%、Ni：0.46%、Cr：0.22%、Cu：0.02%、Mo：0.001%、CEV：0.39%、Pcm：0.16%，其余为Fe和杂质。

生产方法如下:

炼钢工序：采用铁水预处理脱硫技术、转炉深脱磷技术、LF深脱硫技术；采用动态轻压下、电磁搅拌技术，采用320mm大断面连铸坯，并采用连铸坯C类偏析精准控制技术，连铸坯中心偏析C 0.5级；

加热工序：铸坯加入加热炉加热，加热系数10.6min/cm，加热温度1202℃，均热段保温时间66min；

轧制工序：在4倍圧缩比条件下，采用二阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度≥1003℃，此阶段最后2道次压下率为24%、22%；第二阶段开轧温度为816℃，终轧温度为799℃；

冷却工艺：经轧制后的钢板在超快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为587℃；轧后及时堆垛缓冷，堆垛时间72小时。

80mm 规格S460G2+M钢板，力学性能为：屈服强度438MPa，抗拉强度527MPa，屈强比83%，断后伸长率28.5%，-40℃横向近表面冲击功Akv：335、347、336J，-40℃横向厚度1/2处冲击功Akv：252、327、285J，Z向:69、74、72%。

实施例4

C：0.078%、Mn：1.47%、P：0.009%、S：0.001%、Si：0.28%、Alt：0.027%、Nb：0.032%、V：0.002%、Ti：0.014%、Ni：0.38%、Cr：0.13%、Cu：0.02%、Mo：0.003%、CEV：0.38%、Pcm：0.18%，其余为Fe和杂质。

生产方法如下:

炼钢工序：采用铁水预处理脱硫技术、转炉深脱磷技术、LF深脱硫技术；采用动态轻压下、电磁搅拌技术，采用320mm大断面连铸坯，并采用连铸坯C类偏析精准控制技术，连铸坯中心偏析C0.5级；

加热工序：铸坯加入加热炉加热，其钢坯的加热系数10.8min/cm，最高加热温度1213℃，均热段保温时间61min；

轧制工序：在3倍圧缩比条件下，采用二阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度≥1024℃，此阶段最后2道次压下率23%、21%；第二阶段开轧温度为805℃，终轧温度为783℃；

冷却工艺：经轧制后的钢板在超快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为582℃；轧后及时堆垛缓冷，堆垛时间72小时。

100mm 规格S460G2+M钢板，力学性能为：屈服强度435MPa，抗拉强度542MPa，屈强比80%，断后伸长率27.5%，-40℃横向近表面冲击功Akv：332、354、343J，-40℃横向厚度1/2处冲击功Akv：243、267、292J，Z向:65、69、64%。

由上述实施例可知，采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、采用低碳、Nb、Ni、Cr复合添加的成分设计，利用超低P、S的冶炼工艺技术，结合电磁搅拌工艺，连铸坯C类偏析精准控制，获得了C0.5、C1.0级中心偏析的高质量铸坯；成分设计不添加V、Mo等贵重合金，设计CEV≤0.41%，Pcm ≤0.20%，钢板焊接性能更加优异，综合力学性能指标达到国外同类水平。

2、使用大断面连铸坯，在低圧缩比条件下，TMCP工艺过程中的粗轧大压下、低温控轧、轧后超快冷等技术，合理分配轧制道次和道次压下率，即粗轧最后2道次压下率≥20%的粗轧大压下技术，获得的80、100mm厚度S460G2+M钢板，保证80mm和100mm厚S460G2+M钢板达到EN10225标准性能要求，钢板近表面+厚度1/2处-40℃横向冲击韧性Akv≥200J，钢板厚度方向Z35性能≥50%。不采用淬火+回火热处理工艺的前提下，实现钢板的经济、批量生产，满足海上各种复杂工况条件和恶劣自然环境下使用要求。

3、本发明生产钢板最大厚度为100mm，钢板牌号S460G2+M，质量同时满足S460G1+M，对于S420G1+M、S420G1+M系列牌号有借鉴作用。

4、随着对海洋资源的开发不断向深海迈进，海上风电、海上平台、海洋工程等用钢的需求量不断扩大，而EN10225标准为专为海上结构设计的钢板，市场需求量很大，经济效益好，预计吨钢毛利1000元/吨以上。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种运用权利要求1所述的海上可焊接结构用S460G2+M钢板生产方法生产的钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%-0.09%，Mn：1.40%-1.60%，Si：0.10%-0.30%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb：0.020%-0.040%，V≤0.01%，Ti≤0.020%，Alt：0.020%-0.055%，Cr：0.10%-0.25%，Ni：0.30%-0.55%，Mo≤0.05%，Cu≤0.30%，N ≤0.006%，CEV≤0.41%，Pcm≤0.20%，余量为Fe和杂质。

3.根据权利要求2所述的一种海上可焊接结构用S460G2+M钢板，其特征在于：钢板的厚度为80mm或100mm，综合性能达到EN10225标准性能要求，其中钢板近表面+厚度1/2处-40℃横向冲击韧性Akv≥200 J。