CN109097683B - 一种80mm厚低成本FH420海工钢板及其制造方法 - Google Patents

一种80mm厚低成本FH420海工钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种80mm厚低成本FH420海工钢板，其重量百分比成分为：C：0.07～0.11%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.30～1.60%，P≤0.013%，S≤0.003%，Nb：0.010～0.030%，V：0.030～0.050%，Ti：0.005～0.020%，Cr：0.10～0.20%，Al：0.0250～0.050%，O≤18 ppm，N≤38 ppm，H≤2.5ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。采用控轧控冷工艺，轧前加热温度1150℃～1220℃，粗轧温度980～1080℃，精轧开轧温度840～870℃；轧后层流冷却，终冷温度600～660℃，冷却速率5～8℃/s；进行淬火处理，淬火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0～25min，进行回火处理，回火温度550～650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80～120min，得到的FH420钢具有高强度、高韧性、抗层状撕裂等特点。

Description

一种80mm厚低成本FH420海工钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种海洋工程用钢，具体地说是一种80mm厚低成本FH420海工钢板及其制造方法。
背景技术
我国开发海洋石油起步较晚，到了20世纪80年代才拥有自己的海洋石油平台，近10年来，国产的海洋平台钢板在我国海洋石油工程中才被广泛采用。我国目前对于EH36以下级别的海洋平台用钢基本实现国产化，占平台用钢量的90％，随着国家《中国制造2025》和《海洋工程装备制造业中长期发展规划》实施、国家南海战略的逐步实施，海洋工程装备和高技术船舶领域将大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键系统和专用设备；推动深海空间站、大型浮式结构物的开发和工程化，必然对海洋平台用钢的需求量及要求也不断扩大，逐渐向高强度、厚规格方向发展。
发明专利CN 104674117 A提供了一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法，发明专利CN 104357742 A提供了一种420MPa级海洋工程用大厚度热轧钢板及其生产方法，这以上两专利公开的的制造方法为控轧控冷，海工装备制造企业对420MPa级海工钢的性能均匀性、性能波动值要求非常高，难以接受控轧控冷交货，均要求调质态交货；另外，发明专利CN 104674117 A成分设计含有贵重元素Ni、Cu，发明专利CN 104357742 A成分设计含有贵重元素Ni；再则，上述两个发明专利只满足E级钢的要求，满足不了F级超高强海工钢的要求。而常规调质态交货的FH420海工钢含有大量贵重元素Ni、Mo、Cu，价格昂贵，会大幅度提高海工装备企业的生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，如何在GB712和十大船级社标准的化学成分范围之内，开发出低成本(钢种不含贵重元素：Ni、Mo、Cu)80mm厚海洋工程用FH420钢板，一方面对轧机负荷要求不是太高，一般的宽厚板轧机均可生产，另一方面，热处理后，晶粒细小，组织均匀，内应力小，机械性能优良。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种80mm厚低成本FH420海工钢板，其重量百分比成分为：C：0.07～0.11％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.013％，S≤0.003％，Nb：0.010～0.030％，V：0.030～0.050％，Ti：0.005～0.020％，Cr：0.10～0.20％，Al：0.0250～0.050％，O≤18ppm，N≤38ppm，H≤2.5ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。
前述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，包括以下步骤：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫≤0.004％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间15～20分钟，精炼总时间确保35～45分钟；真空处理保持时间20～23分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+(5-15)℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃～1220℃；粗轧温度980～1080℃；精轧开轧温度840～870℃；精轧后三道累计压下率大于30％；轧后层流冷却，终冷温度600～660℃，冷却速率5～8℃/s；随后空冷；
热处理工艺：淬火处理，淬火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0～25min；回火处理，回火温度550～650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80～120min，得到80mm厚低成本FH420海工钢。
本发明的80mm厚低成本FH420海工钢板及制造方法，钢板成分中，Ni不含，Cu不含，Mo不含，钢种不含贵重元素，大大降低了成本；成分设计按照洁净钢的冶炼及控制，铁水预处理进行降硫；转炉采用高吹低拉法降磷和出钢挡渣防止回磷；保证白渣精炼时间，吸附夹杂物和减少钢中的S、O等元素含量；使用无缝钙线处理，改善夹杂物形态；真空处理，降低H、N等有害元素含量；最终得到内部质量较优良的连铸坯。
轧前连铸坯加热温度1150℃～1220℃，既保证微合金元素完全固溶和又防止温度过高导致晶粒长大；粗轧采用高温低速大压下来破碎柱状晶、焊合坯料内部缺陷、细化奥氏体晶粒；精轧后三道累计压下率大于30％，通过未在结晶区的低温大变形诱导铁素体机制以及适当控冷工艺(终冷温度600～660℃，冷却速率5～8℃/s)，得到控制晶粒大小的目的；
淬火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0～25min，既保证钢板淬火前完全奥氏体化，又保证钢板淬火前组织细小均匀；回火温度550～650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80～120min，保证了钢板通过回火进行消应力处理，防止钢板使用过程中出现切割变形。
本发明的有益效果是：本发明可在GB712和十大船级社标准的化学成分范围之内，开发出低成本(钢种不含贵重元素：Ni、Mo、Cu)80mm厚海洋工程用FH420钢板，对轧机负荷要求不是太高(精轧开轧温度较高,且后三道累计压下率仅大于30％)，一般的宽厚板轧机均可生产，因此，适用性广，适合国内大多数宽厚板厂生产；本发明通过洁净钢的冶炼，降低坯料偏析和疏松等内部缺陷；通过粗轧高温低速大压下，破碎柱状晶和细化奥氏体晶粒；通过精轧累积变形以及配合控冷，得到控制热轧后晶粒大小的目的；且热处理后，晶粒细小，组织均匀，内应力小；本发明的制造方法，生产工艺稳定，钢板机械性能优良，得到的FH420钢具有高强度、高韧性、抗层状撕裂等特点。
附图说明
图1是实施例1经调质得到80mm厚低成本FH420海工钢板在金相显微镜下板典型的组织形貌图。
图2是实施例2经调质得到80mm厚低成本FH420海工钢板在金相显微镜下板典型的组织形貌图。
图3是实施例3经调质得到80mm厚低成本FH420海工钢板在金相显微镜下板典型的组织形貌图。
图4是实施例4经调质得到80mm厚低成本FH420海工钢板在金相显微镜下板典型的组织形貌图。
具体实施方式
实施例1～4
实施例1～4的80mm厚低成本FH420海工钢板化学成分如表1所示：
表1
Figure BDA0001776211870000031
实施例1～4的80mm厚低成本FH420海工钢板生产方法如下：
实施例1的80mm厚低成本FH420海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.004％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间15分钟，精炼总时间35分钟；真空处理保持时间20分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+15℃，拉速稳定。
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃；粗轧温度980℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量40mm；精轧开轧温度840℃，后三道累积压下率34％；轧后层流冷却，终冷温度600℃，冷却速率5℃/s；随后空冷。
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为890℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0min；进行回火处理，回火温度550℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80min，得到板形优良(不平度2mm/m)的80mm厚低成本FH420海工钢板。
实施例2的80mm厚低成本FH420海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0035％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间18分钟，精炼总时间40分钟；真空处理保持时间21分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+10℃，拉速稳定。
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1180℃；粗轧温度1000℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量38mm；精轧开轧温度850℃，后三道累积压下率31％；轧后层流冷却，终冷温度620℃，冷却速率8℃/s；随后空冷。
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为900℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为10min；进行回火处理，回火温度580℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为90min，得到板形优良(不平度2mm/m)80mm厚低成本FH420海工钢板。
实施例3的80mm厚低成本FH420海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.003％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间19分钟，精炼总时间42分钟；真空处理保持时间22分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+8℃，拉速稳定。
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1200℃；粗轧温度1050℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量35mm；精轧开轧温度860℃，后三道累积压下率32％；轧后层流冷却，终冷温度640℃，冷却速率7℃/s；随后空冷。
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为905℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为15min；进行回火处理，回火温度620℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为100min，得到板形优良(不平度2mm/m)80mm厚低成本FH420海工钢板。
实施例4的80mm厚低成本FH420海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0033％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间20分钟，精炼总时间45分钟；真空处理保持时间23分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+5℃，拉速稳定。
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1220℃；粗轧温度1080℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量33mm；精轧开轧温度870℃，后三道累积压下率33％；轧后层流冷却，终冷温度660℃，冷却速率8℃/s；随后空冷。
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为25min；进行回火处理，回火温度650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为120min，得到板形优良(不平度2mm/m)80mm厚低成本FH420海工钢板。
图1是实施例1调质处理后得到FH420钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图；图2是实施例2调质处理后得到FH420钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图；图3是实施例3调质处理后得到FH420钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图；图4是实施例4调质处理后得到FH420钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。由图1-4可以看出80mm厚低成本FH420海工钢板组织为细小均匀的低碳贝氏体组织+少量的铁素体组织，从而保证了钢板性能优良。
调质后，实施例1～4的板厚1/4处和板厚1/2处的横向拉伸性能和横向冷弯性能如表2，横向冲击性能和Z向性能如表3。
表2
Figure BDA0001776211870000051
表3
Figure BDA0001776211870000061
由表2和表3可以看出，实施例1～4力学性能满足各大船级社标准中对420级别F级超高强海工钢的性能要求，屈服强度≥422MPa，抗拉强度≥533MPa，延伸率≥22％，Z向截面收缩率≥53％，满足80mm厚FH420海工钢板的要求。具有合金元素成本低廉，生产工艺稳定，对宽厚板轧机及相应的热处理设备要求较小的特点。
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 (9)

1.一种80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，所述80mm厚低成本FH420海工钢板的重量百分比成分为：C：0.07～0.11％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.013％，S≤0.003％，Nb：0.010～0.030％，V：0.030～0.050％，Ti：0.005～0.020％，Cr：0.10～0.20％，A1：0.0250～0.050％，O≤18ppm，N≤38ppm，H≤2.5ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；
其特征在于：所述制造方法包括以下步骤：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫≤0.004％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间15～20分钟，精炼总时间确保35～45分钟；真空处理保持时间20～23分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+(5-15)℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃～1220℃；粗轧温度980～1080℃；精轧开轧温度840～870℃；精轧后三道累计压下率大于30％；轧后层流冷却，终冷温度600～660℃，冷却速率5～8℃/s；随后空冷；
热处理工艺：淬火处理，淬火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0～25min；回火处理，回火温度550～650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80～120min，得到80mm厚低成本FH420海工钢。
2.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：所述80mm厚低成本FH420海工钢板的重量百分比成分为：C：0.07％，Si：0.40％，Mn：1.60％，P：0.013％，S：0.0025％，Nb：0.030％，V：0.040％，Ti：0.020％，Cr：0.20％，Al：0.050％，O：0.0018％，N：0.0037％，H：0.00025％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：所述80mm厚低成本FH420海工钢板的重量百分比成分为：C：0.09％，Si：0.25％，Mn：1.50％，P：0.012％，S：0.0015％，Nb：0.025％，V：0.050％，Ti：0.015％，Cr：0.18％，Al：0.040％，O：0.0011％，N：0.0038％，H：0.00017％，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：所述80mm厚低成本FH420海工钢板的重量百分比成分为：C：0.10％，Si：0.30％，Mn：1.40％，P：0.011％，S：0.0030％，Nb：0.020％，V：0.035％，Ti：0.010％，Cr：0.15％，Al：0.025％，O：0.0010％，N：0.0030％，H：0.00022％，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：所述80mm厚低成本FH420海工钢板的重量百分比成分为：C：0.11％，Si：0.15％，Mn：1.30％，P：0.008％，S：0.0010％，Nb：0.010％，V：0.030％，Ti：0.005％，Cr：0.10％，Al：0.030％，O：0.0016％，N：0.0033％，H：0.00013％，余量为Fe及不可避免的杂质。
6.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.004％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间15分钟，精炼总时间35分钟；真空处理保持时间20分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+15℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃；粗轧温度980℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量40mm；精轧开轧温度840℃，后三道累积压下率30％；轧后层流冷却，终冷温度600℃，冷却速率5℃/s；随后空冷；
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为890℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0min；进行回火处理，回火温度550℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80min，得到的80mm厚低成本FH420海工钢板。
7.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0035％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间18分钟，精炼总时间40分钟；真空处理保持时间21分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+10℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1180℃；粗轧温度1000℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量38mm；精轧开轧温度850℃，后三道累积压下率31％；轧后层流冷却，终冷温度620℃，冷却速率8℃/s；随后空冷；
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为900℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为10min；进行回火处理，回火温度580℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为90min，得到80mm厚低成本FH420海工钢板。
8.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.003％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间19分钟，精炼总时间42分钟；真空处理保持时间22分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+8℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1200℃；粗轧温度1050℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量35mm；精轧开轧温度860℃，后三道累积压下率32％；轧后层流冷却，终冷温度640℃，冷却速率7℃/s；随后空冷；
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为905℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为15min；进行回火处理，回火温度620℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为100min，得到80mm厚低成本FH420海工钢板。
9.如权利要求1所述的80mm厚低成本FH420海工钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0033％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间20分钟，精炼总时间45分钟；真空处理保持时间23分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+5℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1220℃；粗轧温度1080℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量33mm；精轧开轧温度870℃，后三道累积压下率33％；轧后层流冷却，终冷温度660℃，冷却速率8℃/s；随后空冷；
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为25min；进行回火处理，回火温度650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为120min，得到80mm厚低成本FH420海工钢板。
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