CN111041344A - 高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板及生产方法 - Google Patents

高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板及生产方法，钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.08%，Si：0.25～0.35%，Mn：1.00～1.35%，P：0.012～0.020%，S：0.005～0.010%，Ni：0.25～0.35%，Cr：0.15～0.25%，Cu≤0.30%，Al：0.020～0.050%，N≤0.008%，Nb≤0.040%，Ti≤0.025%，V≤0.060%，碳当量Ceq：0.35～0.41、裂纹敏感系数Pcm：0.16～0.19,其余为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序。本发明钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，具有低屈强比、高延展性、抗低温脆性、易焊接等特点。

Description

高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板及生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板及生产方法。
背景技术
伴随着石油、天然气、煤炭等不可再生资源的消耗与枯竭，开发新型能源，尤其可再生资源维持人类对能源介质的需求变得尤为迫切。在开发新型能源方面，水利发电、太阳能发电、风能发电愈来愈被重视并大力倡导与开发。
海上风力发电工程对固定海上结构可焊接钢板提出了高质量要求，对钢板必须具有高强度且低屈强比、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蚀等需求明显上升，面对国外生产技术垄断，欧洲钢铁市场苛刻的技术标准及准入条件，打破市场垄断格局，提升我国风电钢的研发与应用势在必行。以往固定海上结构可焊接钢板以高成分设计、正火热处理工艺技术生产来改善钢板低温高强韧性，生产长周期、生产成本高。
因此，研发低合金含量、低碳当量Ceq和裂纹敏感系数Pcm值固定海上结构可焊接钢板，提升产品质量、降低能耗与生产成本，开创冶金工业绿色化生产新路径，稳定产品生产，提高可操作性，实现批量化生产，代表开发海上风力发电项目的新技术，解决能源压力的新途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板；本发明还提供了一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.08%，Si：0.25～0.35%，Mn：1.00～1.35%，P：0.012～0.020%，S：0.005～0.010%，Ni：0.25～0.35%，Cr：0.15～0.25%，Cu≤0.30%，Al：0.020～0.050%，N≤0.008%，Nb≤0.040%，Ti≤0.025%，V≤0.060%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板钢板厚度为8mm～150mm；碳当量Ceq：0.35～0.41、裂纹敏感系数Pcm：0.16～0.19。
本发明所述钢板正火轧制状态组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度≥8.5级。
本发明所述钢板屈服强度400～500MPa，抗拉强度470～630MPa，屈强比0.75～0.85，延伸率22～32%；表面下2mm处-40℃横向冲击功：100～300J；板厚1/2处-40℃横向冲击功：70～200J；厚度方向拉伸性能：35～60%。
本发明还提供了一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板的生产方法，所述生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序；所述正火轧制工序，粗轧阶段开轧温度1100～1200℃，压下量35～45cm/道次；精轧阶段开轧温度830～860℃，压下量25～35cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.0～5.0m/s、水量2000～3500m3/h，钢板返红温度650～750℃。
本发明所述板坯加热工序，板坯在连续式加热炉加热，加热段温度800～1000℃，保温时间12～15min/cm；均热段温度1200～1260℃，保温时间2～3h。
本发明所述钢板板型控制工序，钢板温度≥550℃，在线矫直，辊速0.5～1.0m/s，开口度为热轧厚度+0.5mm，钢板平直度≤5/2m。
本发明高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板产品标准参考EN10029-1991；产品性能检测方法标准参考EN10225:2005。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明成分设计采取低碳低合金，具有低碳当量、易焊接的特点，同时，加入适当的Cu、Mo、Ni提高钢板耐海水腐蚀性能；通过轧制压下量极限设计，在线矫直工艺创新，获得钢板厚度达150mm，钢板正火轧制状态组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度≥8.5级，钢板全厚度具有高强韧性低屈强比特性，低温冲击韧性良好。2、本发明低合金含量设计使钢板成本降低，采用正火轧制工艺，创新性缩减了生产工艺流程，降低了能耗与生产成本，实现了冶金领域绿色化生产。3、本发明钢板碳当量Ceq：0.35～0.41、裂纹敏感系数Pcm：0.16～0.19，使钢板碳当量Ceq和Pcm值更容易满足标准要求；屈服强度400～500MPa，抗拉强度470～630MPa，屈强比0.75～0.85，延伸率22～32%；表面下2mm处-40℃横向冲击功：100～300J；板厚1/2处-40℃横向冲击功：70～200J；厚度方向拉伸性能：35～60%；钢板全厚度具有高强韧性低屈强比特性，低温冲击韧性良好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为150mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度950℃，保温时间13min/cm；均热段温度1260℃，保温时间2.5h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1170℃，压下量47cm/道次；精轧阶段开轧温度840℃，压下量37cm/道次，钢板入水冷却，辊速5.0m/s、水量2500m3，钢板返红温度680℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度620℃，在线矫直，辊速1.0m/s，开口度为150.5mm，钢板平直度4/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度8.5级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例2
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为120mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度930℃，保温时间12min/cm；均热段温度1260℃，保温时间3.0h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1140℃，压下量46cm/道次；精轧阶段开轧温度850℃，压下量36cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.5m/s、水量2800m3，钢板返红温度≥668℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度632℃，在线矫直，辊速0.8m/s，开口度为120.5mm，钢板平直度5/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度8.5级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例3
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为105mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度915℃，保温时间13min/cm；均热段温度1250℃，保温时间2.5h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1160℃，压下量45cm/道次；精轧阶段开轧温度835℃，压下量35cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.0m/s、水量3200m3，钢板返红温度655℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度624℃，在线矫直，辊速0.9m/s，开口度为105.5mm，钢板平直度3/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9.0级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例4
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为82mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度895℃，保温时间12min/cm；均热段温度1250℃，保温时间2.5h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1120℃，压下量48cm/道次；精轧阶段开轧温度845℃，压下量36cm/道次，钢板入水冷却，辊速4.1m/s、水量3000m3，钢板返红温度682℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度646℃，在线矫直，辊速0.5m/s，开口度为82.5mm，钢板平直度4/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度8.5级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例5
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为70mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度902℃，保温时间13min/cm；均热段温度1240℃，保温时间2.0h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1131℃，压下量46cm/道次；精轧阶段开轧温度838℃，压下量37cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.9m/s、水量2200m3，钢板返红温度682℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度640℃，在线矫直，辊速0.7m/s，开口度为70.5mm，钢板平直度3/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9.0级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例6
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为55mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度900℃，保温时间12min/cm；均热段温度1245℃，保温时间2.2h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1140℃，压下量50cm/道次；精轧阶段开轧温度842℃，压下量40cm/道次，钢板入水冷却，辊速4.8m/s、水量2300m3，钢板返红温度667℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度640℃，在线矫直，辊速0.65m/s，开口度为55.5mm，钢板平直度2/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9.5级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例7
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度900℃，保温时间14min/cm；均热段温度1225℃，保温时间2.3h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1140℃，压下量52cm/道次；精轧阶段开轧温度834℃，压下量28cm/道次，钢板入水冷却，辊速4.5m/s、水量2700m3，钢板返红温度727℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度587℃，在线矫直，辊速0.6m/s，开口度为30.5mm，钢板平直度3/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9.5级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例8
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度800℃，保温时间15min/cm；均热段温度1215℃，保温时间2.8h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1100℃，压下量55cm/道次；精轧阶段开轧温度830℃，压下量25cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.3m/s、水量3500m3，钢板返红温度650℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度550℃，在线矫直，辊速0.8m/s，开口度为20.5mm，钢板平直度5/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9.0级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
实施例9
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板厚度为8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）板坯加热工序：板坯在连续式加热炉加热，加热段温度1000℃，保温时间13.5min/cm；均热段温度1200℃，保温时间2.4h；
（2）正火轧制工序：粗轧阶段开轧温度1200℃，压下量35cm/道次；精轧阶段开轧温度860℃，压下量45cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.9m/s、水量2000m3，钢板返红温度750℃；
（3）钢板板型控制工序：钢板温度580℃，在线矫直，辊速0.72m/s，开口度为8.5mm，钢板平直度4/2m。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9.0级。
本实施例正火轧制态S355G7+N-Z35钢板性能指标见表2。
表1实施例1-9 正火轧制态S355G7+N-Z35钢板化学成分组成及
其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2实施例1-9 正火轧制态S355G7+N-Z35钢板的性能指标
Figure DEST_PATH_IMAGE004
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.08%，Si：0.25～0.35%，Mn：1.00～1.35%，P：0.012～0.020%，S：0.005～0.010%，Ni：0.25～0.35%，Cr：0.15～0.25%，Cu≤0.30%，Al：0.020～0.050%，N≤0.008%，Nb≤0.040%，Ti≤0.025%，V≤0.060%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板，其特征在于，所述钢板厚度为8～150mm；碳当量Ceq：0.35～0.41、裂纹敏感系数Pcm：0.16～0.19。
3.根据权利要求1所述的一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板，其特征在于，所述钢板正火轧制状态组织为粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度≥8.5级。
4.根据权利要求1所述的一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度400～500MPa，抗拉强度470～630MPa，屈强比0.75～0.85，延伸率22～32%；表面下2mm处-40℃横向冲击功：100～300J；板厚1/2处-40℃横向冲击功：70～200J；厚度方向拉伸性能：35～60%。
5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括板坯加热、正火轧制、钢板板型控制工序；所述正火轧制工序，粗轧阶段开轧温度1100～1200℃，压下量35～55cm/道次；精轧阶段开轧温度830～860℃，压下量25～45cm/道次，钢板入水冷却，辊速3.0～5.0m/s、水量2000～3500m3/h，钢板返红温度650～750℃。
6.根据权利要求5所述的一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板的生产方法，其特征在于，所述板坯加热工序，板坯在连续式加热炉加热，加热段温度800～1000℃，保温时间12～15min/cm；均热段温度1200～1260℃，保温时间2～3h。
7.根据权利要求5所述的一种高强韧性低屈强比易焊接的固定海上结构钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板板型控制工序，钢板温度≥550℃，在线矫直，辊速0.5～1.0m/s，开口度为热轧厚度+0.5mm，钢板平直度≤5/2m。
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