CN111850414A - 一种s460ml特厚钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种S460ML特厚钢板，采用低碳成分设计，加入较低的Nb微合金化，适量Cr元素提高钢的强度，适量Ni元素提高低温冲击韧性，采用连铸坯低压缩比的TMCP轧制工艺，利用宽厚板轧机的粗轧大压下、二阶段超低温控轧、轧后超快冷等技术，开发出一种120mm S460ML特厚钢板，钢板最大厚度120mm，性能达到EN10025‑4标准要求，钢板低温冲击性能优异、特别是‑50℃低温冲击功≥100J，由于钢板CEV≤0.39%，Pcm≤0.18%，焊接性能更加优异，可实现钢板的经济、批量生产，满足海洋工程等复杂工况条件和环境下使用要求，综合力学性能指标达到国外同类水平。

Description

一种S460ML特厚钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种特厚钢板及其生产工艺。
背景技术
海洋结构需经受海面台风、严寒冰冻、高盐雾等恶劣环境的考验，因此要求海洋结构用钢板不但具有高强度和高塑性，还应具备优异的低温韧性、良好的焊接性能等，特别是服役于水下的结构件如过渡段等需要满足-50℃更低温冲击，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的使用要求。
S460ML是EN10025-4：2004标准《热机械轧制焊接细晶粒钢》中规定的强度级别最高、冲击要求最苛刻的钢种，且120mm是标准中的最大厚度，该标准要求热机械轧制状态交货，规定了热机械轧制焊接细晶粒钢的化学成分、力学性能等。与国标同级别Q460E(- 40℃冲击)钢板相比，S460ML钢种化学成分如C、Mn及Nb等合金元素添加要求更苛刻，要求满足-50℃低温冲击性能。
申请号201710482286.5的专利申请公开了一种“热机械轧制型特厚易焊接S460M结构钢板及生产方法”，钢板最大生产厚度仅为110mm；成分设计C：0.06-0.08％,Si：0.25-0.50％,Ni:0.15-0.25％,Nb:0.060-0.070％,V：0.040-0.050％，该成分设计中含有V元素，Nb含量过高(超标准，EN10025标准要求Nb≤0.05％)，实施例中Nb+V含量0.10-0.12％，合金成本高；另外Si含量较高，对钢板表面质量不利，特别是后续有涂层、防腐要求则有一定的影响。
申请号201810819142.9的专利申请公开了“一种S460ML厚板及其制备方法”，钢板最大生产厚度仅为100mm；成分设计C：0.04-0.06％,Nb:0.020-0.035％,V:0.030-0.045％，Ni:0.10-0.20％，V元素容易导致聚集的碳化物在晶内析出，降低钢的韧性。
现有的低温冲击国标Q460E或欧标S460ML级别钢板，正常成分设计采用包晶钢或相对低碳设计，较高的Nb+V等复合添加，合金成本相对较高；连铸坯的TMCP工艺一般生产厚度不超过110mm，不能满足海洋工程用大厚度钢板需求；更厚钢板采用正火热处理或调质热处理工艺生产，钢种设计成本高、生产供货周期长。
发明内容
为了克服现有技术缺陷，本发明采用低碳(≤0.08％)成分设计，加入较低的Nb微合金化、适量Cr元素提高钢的强度，适量Ni元素提高低温冲击韧性，采用连铸坯低压缩比的TMCP轧制工艺，利用宽厚板轧机的粗轧大压下、二阶段超低温控轧轧后超快冷等技术，开发出一种120mm S460ML特厚钢板，钢板厚度120mm，性能达到EN10025-4标准要求，钢板低温冲击性能优异、特别是-50℃低温冲击功≥100J。由于钢板CEV≤0.39％，Pcm ≤0.18％，焊接性能更加优异，可实现钢板的经济、批量生产，满足海洋工程等复杂工况条件和环境下使用要求，综合力学性能指标达到国外同类水平。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种S460ML特厚钢板，其特征在于钢板厚度为120mm，钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.04-0.08％，Mn 1.45-1.65％，Si 0.15-0.25％，P≤0.013％，S≤0.003％，Nb0.020- 0.035％，Cr 0.10-0.30％，Ti 0.01-0.02％，Ni 0.10-0.30％，Alt 0.020-0.050％，CEV≤0.39％， Pcm≤0.18％，其余部分为Fe和杂质。
所述S460ML特厚钢板的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1)、炼钢工序：采用转炉深脱P、钢水P≤0.013％，LF深脱S、钢水S≤0.003％；采用动态轻压下、电磁搅拌，连铸坯中心偏析不超过C1.0级；
步骤(2)、加热工序：铸坯入加热炉加热，低温加热防止晶粒粗大，加热温度1120-1160℃，加热系数10.0-14.0min/cm；
步骤(3)、轧制工序：采用连铸坯低压缩比2阶段控轧，第一阶段粗轧轧制终了温度≥980 ℃，最后2道次压下率≥18％；第二阶精轧段超低温轧制，开轧温度≤750℃，终轧温度700-730℃；
步骤(4)、冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，120mm厚板返红温度400 ℃～480℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间72小时及以上。
优选地，超快冷冷速为5～10℃/s。
优选地，连铸坯压缩比为2.67-3。
本发明生产钢板最大厚度为120mm，钢板牌号S460ML，质量同时满足欧标 S420ML，国标Q460E、Q420E、Q390E等牌号，有借鉴作用。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、连铸坯低压缩比的TMCP轧制工艺，在轧制压缩比低于2.7倍的情况下，利用宽厚板轧机的粗轧大压下、二阶段超低温控轧、轧后超快冷等技术，开发出一种钢板最大厚度 120mmS460ML特厚钢板，钢板低温冲击性能优异、特别是-50℃低温冲击功≥100J，性能达到EN10025-4标准要求。
2、采用低碳(≤0.08％)、成分设计，加入较低的Nb微合金化，适量Cr元素提高钢的强度，适量Ni元素提高低温冲击韧性，由于钢板CEV≤0.39％，Pcm≤0.18％，较正火热处理、调质热处理工艺生产的厚板，焊接性能更加优异。
3、一般100mm以厚板均需要热处理，本发明采用低碳、Nb+Cr、不加V的组分设计，采用二阶段超低温控扎，轧制即得到合格钢板，不需要再经过热处理工序，提高了生产效率。
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EN10025标准为热机械轧制焊接细晶粒钢，-20℃至-50℃系列低温冲击韧性、焊接性能等较好，市场需求量很大，经济效益好，预计吨钢毛利1000元/吨以上。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明方法进一步详细描述。
实施例1
S460ML钢板厚度为120mm，采用下述成分配比，成分含量(wt)为:C 0.05％、Si 0.23％、Mn 1.62％、P 0.010％、S 0.002％、Alt 0.031％、Nb 0.029％、Cr 0.26％,Ti 0.013％，Ni0.19％、 CEV 0.39％、Pcm 0.16％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉冶炼、钢水P 0.010％，LF+RH精炼、钢水S 0.002％；连铸动态轻压下、电磁搅拌技术，320mm连铸坯中心偏析C1.0级。
(2)、加热工序：钢坯的加热温度1139℃，加热系数10.9min/cm。
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度984℃，最后2道次压下率20.5％、18.7％；第二阶段精轧开轧温度为737℃，终轧温度为725℃。
(4)、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，冷速为5～10℃/s，返红温度为436℃；轧后及时堆垛缓冷，堆垛时间81小时。
本120mm规格S460ML钢板轧制压缩比仅为2.67倍，力学性能为：屈服强度 420MPa，抗拉强度539MPa，断后伸长率28％，-50℃冲击功Akv：296、285、300J。
实施例2:
S460ML钢板厚度为120mm，采用下述成分配比以及生产方法。成分含量为(wt):C0.07％、 Si 0.19％、Mn 1.49％、P 0.008％、S 0.001％、Alt 0.034％、Nb 0.033％、Cr0.21％,Ti 0.015％， Ni 0.25％、CEV 0.38％、Pcm 0.17％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉冶炼、钢水P 0.008％，LF+RH精炼、钢水S 0.001％；连铸动态轻压下、电磁搅拌技术，320mm连铸坯中心偏析C 0.5级。
(2)、加热工序：钢坯的加热温度1151℃，加热系数11.2min/cm。
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度993℃，最后2道次压下率20.2％、18.3％；第二阶段开轧温度为746℃，终轧温度为728℃。
(4)、冷却工序：经轧制后的钢板在超快速冷却装置进行在线冷却，冷速为5～10℃/s，返红温度为469℃；轧后及时堆垛缓冷，堆垛时间78小时。
本120mm规格S460ML钢板轧制压缩比仅为2.67倍，力学性能为：屈服强度 428MPa，抗拉强度542MPa，断后伸长率26.5％，-50℃冲击功Akv：226、155、187J。

Claims (5)

1.一种S460ML特厚钢板，其特征在于钢板厚度为120mm，钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.04-0.08％，Mn 1.45-1.65％，Si 0.15-0.25％，P≤0.013％，S≤0.003％，Nb0.020-0.035％，Cr 0.10-0.30％，Ti 0.01-0.02％，Ni 0.10-0.30％，Alt 0.020-0.050％，CEV≤0.39％，Pcm≤0.18％，其余部分为Fe和杂质。
2.如权利要求所述的S460ML特厚钢板，其特征在于钢板-50℃低温冲击功≥100J。
3.如权利要求1所述的S460ML特厚钢板的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1)、炼钢工序：采用转炉深脱P、钢水P≤0.013％，LF深脱S、钢水S≤0.003％；采用动态轻压下、电磁搅拌，连铸坯中心偏析不超过C1.0级；
步骤(2)、加热工序：铸坯入加热炉加热，低温加热防止晶粒粗大，加热温度1120-1160℃，加热系数10.0-14.0min/cm；
步骤(3)、轧制工序：采用连铸坯低压缩比2阶段控轧，第一阶段粗轧轧制终了温度≥980℃，最后2道次压下率≥18％；第二阶精轧段超低温轧制，开轧温度≤750℃，终轧温度700-730℃；
步骤(4)、冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，120mm厚板返红温度400℃～480℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间72小时及以上。
4.如权利要求3所述的生产方法，其特征在于超快冷冷速为5～10℃/s。
5.如权利要求3所述的生产方法，其特征在于连铸坯压缩比为2.67-3。
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