CN112048665B

CN112048665B - 一种极地海洋工程用钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN112048665B
Application number: CN202010826396.0A
Authority: CN
Inventors: 麻衡; 王中学; 曹阳; 王腾飞; 杜传治; 李涛; 于全成; 宁伟; 陈爱娇
Original assignee: Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co Ltd
Current assignee: Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co Ltd
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2040-08-17
Also published as: WO2022022066A1; US20230098225A1; EP4198158A1; JP7457843B2; JP2023528422A; CN112048665A; KR20230076811A

Abstract

本发明公开了一种极地海洋工程用钢板及其制备方法。按质量百分比计，钢板组分为：C：0.06～0.09％，Si：0.20～0.35％，Mn：1.48～1.63％，Nb：0.020％～0.035％，Ti：0.010％～0.020％，V：0.020％～0.035％，Ni：0.08％～0.17％，Als：0.015％～0.040％，P：≤0.013％，S：≤0.005％。所述钢板的制备方法，包括：初炼、精炼、浇铸，得到铸坯，之后缓冷。将缓冷后的铸坯进行加热，之后进行轧制，得到钢板；将所述钢板进行冷却，即可。该钢种具有高强度、耐低温、易焊接、耐腐蚀等优异的综合性能，且低温时效冲击韧性良好。

Description

一种极地海洋工程用钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于极地用钢板生产技术领域，具体涉及一种极地海洋工程用钢板及其制备方法。

背景技术

随着世界能源的日益短缺，上世纪，欧美等发达国家加大了海洋资源的开发力度，在墨西哥湾、北欧建造了数量众多的海洋平台，也推动了海洋工程用钢的发展。海洋平台应用在波浪、海潮、风暴及极寒流冰等严峻的海洋工作环境中，支撑总重量超过数百吨的钻井设备。这些使用特征决定了海洋平台用钢必须具有高强度、高韧性、耐低温、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的可焊性和冷加工性、以及耐海水腐蚀等性能指标，这对于保证操作人员生命安全、提高海洋平台用钢使用寿命以及开发海洋资源具有重要意义。北极，常年处于低温(最低气温达到零下52摄氏度)，将对海洋海洋工程用钢板的强度等级要求更高，且要求所有厚度范围内钢板的强度都要一致，这也使钢材的生产难度大幅增加。在上个世纪，我国海洋工程用钢绝大部分依靠进口，进入21世纪后，随着我国冶金行业的飞速发展，EH36以下平台用钢完全实现国产化，但关键部位所用的高性能钢板仍主要依赖进口。

虽然目前关于高强韧、耐低温海工钢板的专利较多，但是普遍存在合金含量偏高、工艺流程复杂以及低温韧性不足等缺点，以下简要介绍几个相似的专利：

中国专利申请CN 102851611 B公开了“耐深水压力壳体用超高强韧性钢板及其制造方法”，该专利涉及的钢板合金成分中对C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cu、Ti、Als、V、N、Ca元素的含量都做了要求，合金元素种类及含量远超出本申请含量，势必会带来其成本的增加，且其炼钢过程中成分精准控制难度大。该钢板生产工艺为TMCP+QT，生产流程复杂且生产成本较高。

中国专利申请CN 103060715 B公开了“一种具有低屈服比的超高强韧钢板及其制造方法”，该专利涉及的钢板合金成分中对C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Nb、Ti、Al、V、N、O、Ca、B元素的含量都做了要求，合金元素种类及含量远超出本申请含量，势必会带来其成本的增加，且其炼钢过程中成分精准控制难度大；该钢板生产工艺为热轧+淬火+低温回火，工艺流程复杂且生产成本较高；该专利制备的钢板断后延伸率较低，低温冲击韧性不足，无法满足在复杂极端环境中的服役要求。

中国专利申请CN 108728743 B公开了“低温断裂韧性良好的海洋工程用钢及其制造方法”，该专利涉及的钢板生产工艺为热轧+两次淬火+低温回火，工艺流程复杂，热处理成本较高，不利于高效率低成本的批量化工业生产，且低温时效冲击韧性不足。

中国专利申请CN 104674117 A公开了“一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法”，该专利涉及的钢板合金成分中对C、Si、Mn、P、S、Nb、Ti、Al、V、Cu元素的含量都做了要求，且该专利中添加的Cu会导致铜脆现象，从而导致在热轧过程发生晶间开裂现象，此外本申请中其它合金元素含量均不高于该专利；尽管该专利涉及的钢板具有较好的强塑性，但低温冲击韧性低于本申请，且未提及时效冲击性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的在于提供一种极地海洋工程用钢板及其制备方法。该钢种成本相对低廉，低温韧性较好，工艺简单易于操作，且具有高强度、耐低温、易焊接、抗疲劳等优异的综合性能，低温时效冲击韧性、厚度方向性能均匀性及批次间性能稳定性良好。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种极地海洋工程用钢板，按质量百分比计，所述钢板的组分为：C：0.06～0.09％，Si：0.20～0.35％，Mn：1.48～1.63％，Nb：0.020％～0.035％，Ti：0.010％～0.020％，V：0.020％～0.035％，Ni：0.08％～0.17％，Als：0.015％～0.040％，P：≤0.013％，S：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的夹杂；且CEV≤0.39％，Pcm≤0.20％，其中CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。本发明创新性的成分配比及Ni合金元素的添加能产生有效的强化效果，同时提高钢板强塑性及低温韧性，还可以降低铜脆现象，减轻热轧过程的晶间开裂，提高钢板耐蚀性。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，按质量百分比计，所述钢板的组分为：C：0.06～0.075％，Si：0.20～0.28％，Mn：1.48～1.58％，Nb：0.020％～0.035％，Ti：0.013％～0.018％，V：0.030％～0.045％，Ni：0.08％～0.12％，Als：0.025％～0.040％，P：≤0.013％，S：≤0.005％，其余为Fe和不可避免的夹杂。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，所述钢板的组分中，V和Ni的质量百分含量满足以下关系式：0.211C+0.041Mn+0.738Nb+1.19Ti≤V+Ni≤0.318C+0.065Mn+0.943Nb+1.867Ti。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，基于钢板质量，所述不可避免的杂质中各组分的质量百分比含量为：H≤0.0002％、O≤0.003％、As≤0.007％、Sb≤0.010％、Sn≤0.020％、Pb≤0.010％、Bi≤0.010％和Ca≤0.005％。

Nb：元素铌的加入是为了促进钢板轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出强化基体，使得含Nb钢在较高温度下轧制可以得到细小的晶粒组织。但Nb含量过高时，亦将生成铁素体δ相或其它脆性相，而使其韧性降低，热加工性能变坏。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接热影响区性能。当Nb含量小于0.01％时对钢的性能作用效果小，而超过0.05％时，钢的焊接性能和韧性均降低，为了控制钢板性能达到更理想的效果，因此本发明将Nb含量控制在0.02％～0.035％。

Ti：Ti可与C、N元素形成碳化物、氮化物或碳氮化物，抑制板坯加热、制造过程中奥氏体晶粒过分长大，具有较好的晶粒细化效果，改善钢板低温韧性。更重要的是抑制焊接过程中热影响区晶粒长大，改善热影响区韧性，但超过0.04％时易形成大颗粒TiN而失去细晶效果，综合考虑合金成本及钢板性能，本发明将Ti含量控制在0.01％～0.02％。

V：在钢中可起到固溶强化的作用，在较低温度轧制时通过产生V(C，N)弥散析出，阻碍位错的运动，使奥氏体中有大量的位错，促进相变形核，细化最终组织，提高TMCP钢板的强度和韧性，减小过热敏感性，提高热稳定性。V添加低于0.020％，析出的V(C，N)太少，不能有效提高超高强度钢板的强度；V添加量高于0.080％，损害钢板低温韧性、延伸率、焊接性能及焊后消除应力热处理(SR)，综合考虑合金成本及钢板性能，本发明将V含量控制在0.02％～0.035％。

Ni：具有固溶强化作用，能促使合金钢形成稳定奥氏体组织，抑制奥氏体再结晶，细化晶粒尺寸，因此Ni具有同时提高钢板强度、延伸率和低温韧性的功能；钢中加Ni还可以降低含铜钢的铜脆现象，减轻热轧过程的晶间开裂，提高钢板的耐大气腐蚀性。因此从理论上讲，钢中Ni含量在一定范围内越高越好，但是过高的Ni含量会硬化焊接热影响区，对钢板的焊接性及焊后消除应力热处理(SR)不利。但是足够的Ni含量，保证钢板具有足够的淬透性、板厚方向性能均匀的同时，确保钢板的塑韧性，因此本发明将Ni含量控制在0.08％～0.17％。

Als：钢中的Als能够固定钢中的自由N，改善钢板、焊接HAZ的低温韧性，而且AlN的弥散析出会抑制加热过程中奥氏体晶粒长大、均匀细化奥氏体晶粒尺寸，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，但过多的Al含量会导致钢的夹杂物数量增多，夹杂物尺寸变大，钢板内部质量的下降，影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能，因此本发明将Als含量控制在0.015％～0.04％。

N：N元素含量过高时会形成粗大的TiN、AlN在原奥氏体晶界析出，损害钢板和焊接热影响区冲击韧性与塑性。同时，N原子还会在钢中的缺陷处富集，形成气孔和疏松，进一步恶化钢板的力学性能。因此，考虑到钢中N不太可能除净，因此在本发明中的N含量控制为≤0.006％。

B：含量过高会在钢板中的晶界富集，从而降低晶界能量，使钢板在冷却过程中形成低温相变组织，降低钢板的低温冲击性能和疲劳性能。因此，本发明中B的加入量≤0.0005％。

O：元素残存于铸坯种或扩散到表层，易使晶界氧化而形成脆性的氧化物夹层，把奥氏体晶粒隔绝开来，以至于在随后的变形加工中引起晶间裂纹，从而使钢板强度和塑性明显下降，因此尽可能控制O的含量。为了确保钢板的塑性与低温韧性，必须降低钢中夹杂物，其中氧化铝夹杂危害最大，因此钢中O含量≤0.003％。

H：氢元素的存在会产生白点，因此控制H的含量≤0.0002％。

Ca：对钢进行Ca处理，一方面可以进一步纯洁钢液，另一方面可以有效控制夹杂物形态，对钢中硫化物、氧化物进行变性处理，使之变成不可变形的、稳定细小的球状硫化物、抑制S的热脆性、提高钢板的低温韧性、延伸率及Z向性能、改善钢板韧性的各向异性与焊接性。残余的Ca含量过高，形成Ca(O，S)尺寸过大，会增加团簇或束状夹杂，脆性也增大，可成为断裂裂纹起始点，降低钢的低温韧性、延伸率及钢板的焊接性，同时还降低钢质纯净度、污染钢液，因此钢中Ca含量≤0.005％。

CEV：控制碳当量指标有利于保障钢板的强度和可焊性，本发明的CEV控制在≤0.39％。

Pcm：控制冷裂纹敏感系数有利于保障产品的焊接性能，本发明的Pcm控制在≤0.20％。

一种极地海洋工程用钢板的制备方法，包括：

冶炼浇铸步骤：对铁水和废钢进行初炼，得到初炼钢水，之后对所述初炼钢水进行精炼、浇铸，得到铸坯，之后将所述铸坯进行缓冷。

加热步骤：将所述缓冷后的所述铸坯进行加热，得到热铸坯；

轧制步骤：将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；

冷却步骤：将所述钢板进行冷却，得到所述极地海洋工程用钢板。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冶炼浇铸步骤中，在顶底复吹转炉条件下进行所述初炼；优选地，在所述初炼之前，采用KR预处理对所述铁水进行脱硫，脱硫后所述铁水中含硫量≤0.015wt％。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冶炼浇铸步骤中，考虑到废钢会带入一定的杂质元素，所述废钢/(铁水+废钢)≤8wt.％(例如5wt.％、6wt.％、7wt.％)；优选地，镍板随所述废钢加入。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冶炼浇铸步骤的初炼中，采用双渣工艺进行所述初炼，第二次造渣冶炼的终渣碱度控制在R＝3.0～4.0，优选地，采用一次拉碳，优选地，渣料于初炼终点前3-4min加完；出钢前期加入铝锰铁脱氧，初炼钢水出至四分之一时，分批加入金属锰、铌铁、钒铁、硅铁合金，钢水出至四分之三时加完。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冶炼浇铸步骤中，所述精炼为LF+RH精炼；优选地，在LF精炼过程中，全程底吹氩搅拌，采用铝粒、碳化钙进行脱氧，出站前顶渣为黄白渣或白渣，黄白渣或白渣保持时间不低于10分钟(例如11分钟、13分钟、15分钟等)。，由于钛极易氧化，因此在精炼末期喂钛线，为了控制脱硫效果，要求终渣碱度量控制在2.5以上(例如2.7、2.9、3.1等)。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冶炼浇铸步骤中，在LF精炼过程中，采用金属锰、硅铁、铌铁、钒铁合金进行成分微调。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述RH精炼中，脱气时间不小于5min；其中，在所述RH精炼中，喂入钙铝线进行钙化处理，以改善夹杂物的形态、有效去除夹杂；出站前进行软吹，软吹时间不得低于12min。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冶炼浇铸步骤中，在所述浇铸中，采用全程保护浇铸，液相线温度为1515～1525℃(例如1517℃、1519℃、1521℃、1523℃)，过热度要求不大于17℃，在扇形段铸坯凝固末端采用轻压下技术，铸坯入坑、堆垛缓冷不小于60小时，以充分降低铸坯在冷却过程产生的组织应力和热应力。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述加热步骤中，所述加热速率大于10min/cm，保证钢坯烧匀烧透；均热时间不少于40min；铸坯加热(出加热炉)后，对所述热铸坯进行高压水除磷。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述轧制步骤中，所述轧制为粗轧和精轧两阶段控制轧制，粗轧为再结晶区轧制，为了防止晶粒过分长大，精轧控制为未再结晶区轧制；优选地，精轧开轧温度控制在860～960℃(例如870℃、890℃、910℃、930℃、950℃)，精轧终轧温度控制在820～840℃(例如825℃、830℃、835℃)。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冷却步骤中，所述钢板的厚度为6～14mm时，所述冷却为空冷。

在上述极地海洋工程用钢板中，作为一种优选实施方式，在所述冷却步骤中，所述钢板的厚度为14～40mm时，所述冷却为ACC水冷，入水温度为770～780℃(例如772℃、774℃、776℃、778℃)，出水温度为600～650℃(例如610℃、620℃、630℃、640℃)，所述水冷后对钢板进行矫直。本发明的的出水温度可使得钢板的性能均质化程度更高。

本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1)本发明采用添加Nb、V、Ti、Ni的微合金成分设计，充分发挥Ni合金元素的析出强化作用和生产过程的组织调控技术，得到细小均匀分布的珠光体+铁素体混合组织，可以以较少合金含量获得优异的强度、塑性和低温韧性，这不仅进一步降低了合金成本和生产成本，改善了钢板的焊接性能和焊接裂纹敏感性，相应的减少了用户加工制作的成本。本申请中没有添加Cu，会消除或减弱由于铜脆现象而导致的在热轧过程发生晶间开裂现象，反而添加了Ni合金，可通过固溶强化和细晶强化效果来提高强韧性。

2)本发明所得钢板具有优异的性能：上屈服强度均在420MPa以上；抗拉强度均在540MPa以上；断后伸长率均在21％以上；-40℃低温横向冲击功均在250J以上；-40℃低温纵向时效冲击功均在250J以上。

3)该钢种很好地适应了极寒地带海洋工程发展，具有高强度、耐低温、易焊接、耐腐蚀等优异的综合性能，且低温时效冲击韧性、厚度方向性能均匀性及批次间性能稳定性良好，能长期在低温环境下服役钢板的需求，为开发可广泛应用于极寒地带海洋工程的钢板产品提供了技术支撑。

4)本热轧钢板采用价格低廉的Mn元素进行固溶强化，通过对炼钢过程中成分、纯净度以及气体含量的控制，提供良好的铸坯原料。随后进行两阶段控轧和控冷工艺，粗轧阶段通过大压下进而细化晶粒，精轧阶段在未再结晶区控轧可以形成大量位错并有效阻止晶粒长大，提高性能，通过微合金化和组织调控技术进一步强韧化，控制钢板厚度方向组织性能均匀性，确保钢板在高强度的同时也具有良好的低温韧性。本方法生产的低成本420MPa级海洋工程用钢板在简易成分体系下具有高强度、耐低温、易焊接、抗疲劳等优异的综合性能，低温时效冲击韧性、厚度方向性能均匀性及批次间性能稳定性控制良好，能在极寒环境下长期服役，可广泛应用于极寒地带的各种工程。

具体实施方式

为了突出表达本发明的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本发明进一步说明，示例通过本发明的解释方式表述而非限制本发明。本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。

1)冶炼：入转炉铁水采用KR预处理脱硫，采用顶底复吹转炉冶炼，然后进行LF+RH精炼，全流程做好成分、纯净度以及气体含量的控制，连铸工序采用全程保护浇铸；铸坯应下线堆垛或入缓冷坑进行缓冷，缓冷时间不小于60小时；

其中，入炉原料必须满足转炉工艺技术要求，高炉铁水采用KR预处理脱硫，入炉铁水含硫量≤0.015％，脱硫完毕扒净铁水表面的渣，严格控制装入量，装入量误差±2吨。镍板随废钢加入，废钢加入量不得超过总装入量的8％；

采用双渣工艺冶炼，终渣碱度控制在R＝3.0～4.0，采用一次拉碳，渣料于终点前3min加完。挡渣出钢，杜绝大量下渣，放钢时间不小于3分钟；采用铝锰铁3.5kg/t钢脱氧，钢水出至四分之一时，分批加入金属锰、铌铁、钒铁、硅铁合金，钢水出至四分之三时加完；

LF精炼过程中，全程底吹氩搅拌，采用碳化钙、铝粒进行调渣、脱氧，整个冶炼过程中不得裸露钢水，防止钢水二次氧化。出站前顶渣必须为黄白渣或白渣，黄白渣或白渣保持时间不低于10分钟，由于钛极易氧化，因此在精炼末期喂钛线，终渣碱度尽量控制在2.5以上。采用金属锰、硅铁、铌铁、钒铁、镍板等合金进行成分微调，确保成分满足内控，LF精炼时间不低于45分钟。

RH精炼过程中要求避免化学升温，控制钢水纯净度和气体含量，确保纯脱气时间不小于5min。喂入钙铝线进行钙化处理，改善夹杂物的形态，有效去除夹杂。出站前进行软吹，软吹时间不得低于12min。优选地，真空度为25-65Pa(例如35Pa、40Pa、45Pa、50Pa、55Pa等)；

通过以上的步骤，可以得到成份由C：0.06～0.09％，Si：0.20～0.35％，Mn：1.48～1.63％，Nb：0.020％～0.035％，Ti：0.010％～0.020％，V：0.020％～0.035％，Ni：0.08％～0.17％，Al：0.015％～0.040％，其余为Fe和不可避免的夹杂组成的目标钢水。然而，本发明不限于此，还可以通过其它方式得到符合上述成份范围的钢水。

本发明的连铸过程中，采用全程保护浇铸，液相线温度按中间规格成分中限计算为1515℃，过热度要求不大于17℃(例如14、15、16℃)，在扇形段铸坯凝固末端采用轻压下技术，铸坯入坑、堆垛缓冷不小于60小时，以充分降低铸坯在冷却过程产生的组织应力和热应力。175mm铸坯断面厚度拉速控制为1.25～1.35m/min，200mm铸坯断面厚度拉速控制为1.3～1.4m/min，250mm铸坯断面厚度拉速控制为1.1～1.3m/min，300mm铸坯断面厚度拉速控制为0.8～0.9m/min。

2)加热：

将连铸坯加入到加热炉内进行加热，铸坯装炉方式为冷装；

其中，为了防止加热过程中合金元素在晶界处偏聚造成铸坯微裂纹，本发明采用冷装方式将板坯送入加热炉，加热速率要求≥10min/cm计算，保证钢坯烧匀烧透。均热时间不少于40min，钢坯各点温差不大于15℃，钢坯出加热炉后进行高压水除磷。

3)轧制：

轧制为粗轧和精轧两阶段控制轧制，粗轧为再结晶区轧制；粗轧开轧温度优选为1185-1200℃，粗轧终轧温度优选为1160-1190℃；为了防止晶粒过分长大，精轧控制为未再结晶区轧制，精轧开轧温度控制在860～960℃，精轧终轧温度控制在820～840℃。

4)冷却：

厚度小于14mm钢板采用空冷工序，厚度大于14mm钢板轧后进行ACC水冷，入水温度770～780℃，出水温度600～650℃，水冷后钢板进行矫直。成品厚度≥25mm的钢板水冷后要尽快进行坑冷或堆垛缓冷，缓冷时间不小于48小时。

本发明各实施例的化学成分如表1所示；本发明各实施例的冶炼工艺参数如表2所示；本发明各实施例的轧制工艺参数如表3所示；本发明各实施例的力学性能按照GB/T228、GB/T 2289进行检测，如表4和表5所示。

表1本发明实施例1-3钢的化学成分(wt％，余量为Fe)

厚度	C	Si	Mn	P	S	Ni	Nb	V	Ti	Als	N	B	PCM	CEV
															15mm	0.071	0.23	1.53	0.01	0.001	0.09	0.032	0.023	0.016	0.03	0.0042	0.0003	0.17	0.37
25mm	0.065	0.24	1.5	0.01	0.003	0.09	0.021	0.021	0.017	0.038	0.0034	0.0002	0.15	0.33
															40mm	0.07	0.25	1.51	0.01	0.005	0.1	0.022	0.022	0.015	0.038	0.0037	0.0004	0.16	0.34

注：CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.39％

Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20％

V+Ni满足0.211C+0.041Mn+0.738Nb+1.19Ti≤V+Ni≤

0.318C+0.065Mn+0.943Nb+1.867Ti

表2本发明实施例1-3钢的冶炼工艺参数

表3本发明实施例1-3钢的轧制、冷却工艺参数

表4本发明实施例1-3钢的力学性能

有时效冲击性能的钢板，时效条件为：应变5％，250℃下时效1小时。时效后钢板的冲击性能见表5。

表5本发明实施例1-3钢的时效冲击

综上所述，本发明的极地海洋工程用钢板具有高强度、耐低温、易焊接、抗疲劳等优异的综合性能，低温时效冲击韧性、厚度方向性能均匀性及批次间性能稳定性良好，且Z向性能(即厚度方向拉伸时的断面收缩率)均大于40％；而且成本相对低廉，工艺简单易于操作。本发明的高强度耐低温海洋工程用钢适合应用于极寒气候、综合性能要求高的工程中。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照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该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，包括：

冶炼浇铸步骤：对铁水和废钢进行初炼，得到初炼钢水，之后对所述初炼钢水进行精炼、浇铸，得到铸坯，之后将所述铸坯进行缓冷；所述废钢/(铁水+废钢)≤8wt.%；镍板随所述废钢加入；

在所述冶炼浇铸步骤的初炼中，采用双渣工艺进行所述初炼，第二次造渣冶炼的终渣碱度控制在R=3.0～4.0；采用一次拉碳；渣料于初炼终点前3-4min加完；出钢前期加入铝锰铁脱氧，初炼钢水出至四分之一时，加入金属锰、铌铁、钒铁、硅铁合金，钢水出至四分之三时加完；

在所述冶炼浇铸步骤中，所述精炼为LF+RH精炼，在LF精炼过程中，全程底吹氩搅拌，采用铝粒、碳化钙进行脱氧，出站前顶渣为黄白渣或白渣，黄白渣或白渣保持时间不低于10分钟；在精炼末期喂钛线，终渣碱度量控制在2.5以上；在LF精炼过程中，采用金属锰、硅铁、铌铁、钒铁合金进行成分微调；在所述浇铸中，采用全程保护浇铸，液相线温度为1515~1525℃，过热度要求不大于14℃，在扇形段铸坯凝固末端采用轻压下技术，铸坯入坑、堆垛缓冷不小于60小时；175mm铸坯断面厚度拉速控制为1.25~1.35m/min，200mm铸坯断面厚度拉速控制为1.3~1.4m/min，250mm铸坯断面厚度拉速控制为1.1~1.3m/min，300mm铸坯断面厚度拉速控制为0.8~0.9m/min；

轧制步骤：将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；

在所述轧制步骤中，所述轧制为粗轧和精轧两阶段控制轧制，所述粗轧为再结晶区轧制，所述精轧为未再结晶区轧制；所述精轧开轧温度为860~960℃，所述精轧终轧温度为820~840℃；

冷却步骤：将所述钢板进行冷却，得到所述极地海洋工程用钢板；

在所述冷却步骤中，所述钢板的厚度为6~14mm时，所述冷却为空冷；所述钢板的厚度为14~40mm时，所述冷却为ACC水冷，入水温度为770~780℃，出水温度为600~650℃，所述水冷后对钢板进行矫直;

按质量百分比计，所述钢板的组分为：C：0.06~0.09%，Si：0.20~0.35%，Mn：1.48~1.63%，Nb：0.020%~0.035%，Ti：0.010%~0.020%，V：0.020%~0.035%，Ni：0.08%~0.17%，Als：0.015%~0.040%，P：≤0.013%，S：≤0.005%，N：≤0.006%，B：≤0.005%，其余为Fe和不可避免的夹杂；且CEV≤0.39%，Pcm≤0.20%，其中：

CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%;

所述钢板的组分中，V和Ni的质量百分含量满足以下关系式：0.211C+0.041Mn+0.738Nb+1.19Ti≤V+Ni≤0.318C+0.065Mn+0.943Nb+1.867Ti。

2.根据权利要求1所述的极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述钢板的组分为：C：0.06~0.075%，Si：0.20~0.28%，Mn：1.48~1.58%，Nb：0.020%~0.035%，Ti：0.013%~0.018%，V：0.030%~0.035%，Ni：0.08%~0.12%，Als：0.025%~0.040%，P：≤0.013%，S：≤0.005%，其余为Fe和不可避免的夹杂。

3.根据权利要求2所述的极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，基于钢板质量，所述不可避免的杂质中各组分的质量百分比含量为： H≤0.0002%、O≤0.003%、As≤0.007%、Sb≤0.010%、Sn≤0.020%、Pb≤0.010%、Bi≤0.010%和 Ca≤0.005%。

4.根据权利要求1所述的极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，在所述冶炼浇铸步骤中，在顶底复吹转炉条件下进行所述初炼。

5.根据权利要求1所述的极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，在所述初炼之前，采用KR预处理对所述铁水进行脱硫，脱硫后所述铁水中含硫量≤0.015wt%。

6.根据权利要求1所述的极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，在所述RH精炼中，脱气时间不小于5min；其中，在所述RH精炼中，喂入钙铝线进行钙化处理；出站前进行软吹，软吹时间不得低于12min。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的极地海洋工程用钢板的制备方法，其特征在于，

在所述加热步骤中，所述加热速率大于10min/cm，均热时间不少于40min；铸坯加热后，对所述热铸坯进行高压水除磷。