CN112176248A - 一种低碳当量特厚规格海上风电钢dh36钢板及其生产方法 - Google Patents

一种低碳当量特厚规格海上风电钢dh36钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，属于中厚板工艺技术领域，所述钢板的化学成分按照质量分数为：C：0.14‑15％，Si：0.43‑0.46％，Mn：1.35‑1.45％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.030‑0.040％，Ceq：0.38‑0.40％，其余为铁以及不可避免的杂质。该钢板交货状态为TMCP，不添加Nb、Ti，降低生产成本，并有效克服了DH36钢‑20℃纵向冲击波动的问题。本发明还提供了一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法。

Description

一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于中厚板工艺技术领域，涉及一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板及其生产方法。
背景技术
海上风电钢DH36是当前海上风电钢的主要品种，TMCP状态交货的50mm至100mm特厚规格钢板是工程上常用规格，一般单重在10吨以上，执行标准为GB/T712-2011《船舶及海洋工程用钢》。现有的海上风电钢DH36通常添加了Nb、Ti等成分，合金成本高，并且个别钢板存在-20℃纵向冲击波动现象，钢板品质不稳定。
发明内容
为了解决现有海上风电钢DH36在-20℃纵向冲击波动的技术问题，本发明提供了一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，该钢板不添加Nb、Ti，降低生产成本，并有效克服了DH36钢-20℃纵向冲击波动的问题。
本发明还提供了一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，所述钢板的化学成分按照质量分数为：
C：0.14-15％，Si：0.43-0.46％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.030-0.040％，Ceq：0.38-0.40％，其余为铁以及不可避免的杂质。
优选的，所述钢板的化学成分按照质量分数为：
C：0.149％，Si：0.43％，Mn：1.45％，P：0.015％，S：0.001％，Alt：0.037％，Ceq：0.391％，其余为铁以及不可避免的杂质。
进一步的，所述钢板厚度为50mm-100mm，交货状态为TMCP。
一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，包括：
铁水脱硫、冶炼后进行精炼；
精炼后进行真空处理，得到的钢水连铸成板坯，所述钢水化学成分与所述的钢板化学成分相同；
压缩比≥3倍；
将板坯进行加热、除鳞，再经粗轧、精轧，层流冷却后进行热矫直；
将热矫直所得热轧板进行缓冷处理。
其中，所述板坯加热温度为1180℃-1200℃，加热时间0.9-1.2min/mm。
进一步的，所述轧制工艺采用两阶段控温轧制，1.5-1.8倍控温，终轧温度790℃-820℃。
进一步的，所述层流冷却工艺中，开冷温度为770℃-790℃，终冷温度为530±15℃，冷却速度10-12℃/min。
进一步的，所述缓冷工艺中，缓冷时间为24h。
进一步的，所述粗轧工艺采用双机架粗轧，所述精轧工艺采用双机架精轧，精轧工艺中，压缩比≥3倍。
进一步的，所述铁水脱硫采用KR法脱硫，精炼采用LF精炼，所述真空处理在VD炉进行。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.本发明一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，通过改进钢板的化学成分及制备工艺，得到的钢板在满足屈服强度、抗拉强度和断后延伸率要求的前提下，-20℃纵向冲击能量KV2达到147-191J，远高于平均值41J，-20℃低温冲击性能稳定，有效克服了DH36钢-20℃纵向冲击波动的问题，并且，钢板化学成分去掉Nb、Ti，吨钢降低成本约100元，具有明显的经济意义。
2.本发明一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，通过对轧后水冷工艺的改进，结合钢水化学成分的调整，得到的海上风电钢DH36钢板冲击合格率由97％提高至99.7％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明70mmDH36钢板厚度1/2处金相组织图；
图2是本发明70mmDH36钢板厚度1/4处金相组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
目前，对于海上风电钢DH36的执行标准如下：
熔炼成分要求：C≤0.18％，Si≤0.5％，0.9％≤Mn≤1.6％，P≤0.025％，S≤0.025％；Al、Nb、V，Ti可组合添加或单独添加，单独添加时：0.02％≤Nb≤0.05％，0.05％≤V≤0.10％，Ti≤0.02％，Als≥0.015％；碳当量Ceq≤0.40％。
TMCP状态交货，厚度50mm至100mmDH36力学性能要求：
ReH≥355MPa，490MPa≤Rm≤630MPa，A≥21％，50mm-70mm钢板-20℃纵向冲击能量KV2≥41J，＞70mm-100mm钢板-20℃纵向冲击能量KV2≥50J。
传统的DH36钢的化学成分及生产工艺如下：
C目标0.08-0.11％，Si目标0.2-0.3％，Mn目标1.4-1.5％，P目标不超过0.020％，S目标不超过0.003％，Alt目标0.03-0.04％，Nb目标0.02-0.03％，Ti目标0.012-0.018％，碳当量Ceq目标0.34-0.36％。
压缩比，大于等于3倍。
轧钢工艺，加热温度1180℃-1200℃，时间1-1.5min/mm；两阶段控温轧制，1.5-1.8倍控温，终轧温度800℃-820℃；ACC层流冷却，开冷温度770℃-790℃，终冷温度550℃-580℃，冷速10-12℃/min。
冷却工艺采用层流冷却，通过较大的水冷强度，发挥Nb的析出强化作用提高强度。
然而，现有的DH36钢-20℃低温冲击不稳定，存在单值偏低问题，容易出现-20℃纵向冲击波动现象。
申请人发现，现有的DH36钢存在的-20℃纵向冲击波动的原因在于：
在传统成分中添加了Nb成分，导致个别钢板-20℃纵向冲击波动：因钢板规格厚，粗轧阶段累计压下量率小，再结晶区晶粒细化效果不足；其次，精轧阶段累计压下量率小，精轧过程中变形带、位错等少，相变形核点相对少；最好，由于成分含Nb，叠加轧制过程奥氏体组织细化不足，容易在轧后冷却过程中形成魏氏组织，造成冲击波动。
对此，发明人对DH36钢的化学成分及制备工艺进行改进，得到的DH36钢-20℃低温冲击性能稳定，有效提升产品品质和质量稳定性。
具体的，一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，所述钢板的化学成分按照质量分数为：
C：0.14-15％，Si：0.43-0.46％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.030-0.040％，Ceq：0.38-0.40％，其余为铁以及不可避免的杂质。
本发明，不添加Nb微合金，避免了含Nb特厚板轧制压缩比小容易生产魏氏组织造成冲击不合的问题；通过提高C、Si，发挥其固溶强化作用提高强度，弥补取消Nb、Ti后的强度损失；通过降低终冷温度进一步细化铁素体晶粒，控制析出碳化物尺寸，提高强度和冲击韧性。
一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，包括：
(1)铁水通过KR法脱硫、冶炼后进行LF精炼，精炼后在VD炉进行真空处理，得到的钢水连铸成板坯，所述钢水化学成分与所述的钢板化学成分相同；
(2)将板坯进行加热，加热温度为1180℃-1200℃，加热时间0.9-1.2min/mm，一次除鳞，再经双机架粗轧、双机架精轧，轧制工艺采用两阶段控温轧制，1.5-1.8倍控温，终轧温度790℃-820℃；
(3)进行ACC层流冷却，开冷温度为770℃-790℃，终冷温度为530±15℃，冷却速度10-12℃/min，然后进行热矫直；
(4)将热矫直所得热轧板进行24h缓冷处理。
以下对本发明海上风电钢DH36钢板的制备方法的限定范围及理由进行说明。
综上，本发明通过提高C、Si，发挥其固溶强化作用提高强度，弥补取消Nb、Ti后的强度损失；通过降低终冷温度进一步细化铁素体晶粒，控制析出碳化物尺寸，提高强度和冲击韧性；取消Nb以后能够避免产生魏氏组织造成的冲击不合，在保障DH36钢的强度的同时提高-20℃低温冲击性能稳定性。
按照上述化学成分及生产工艺制得的钢板，在屈服强度、抗拉强度和断后延伸率满足执行标准的前提下，-20℃纵向冲击能量KV2在147-191J，-20℃低温冲击性能稳定，有效克服了DH36钢-20℃纵向冲击波动的问题。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板及其生产方法进行详细说明。
实施例
本发明一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，所述钢板的化学成分按照质量分数为：
C：0.14-15％，Si：0.43-0.46％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.030-0.040％，Ceq：0.38-0.40％，其余为铁以及不可避免的杂质。
实施例1-4及对比例1-4钢板的化学成分如表1所示：
表1各实施例及对比例钢板的化学成分(wt％)
C Si Mn P S Alt Nb Ti Ceq
实施例1 0.145 0.45 1.45 0.015 0.0019 0.038 - - 0.387
实施例2 0.147 0.44 1.41 0.011 0.0012 0.043 - - 0.382
实施例3 0.146 0.46 1.42 0.016 0.0013 0.035 - - 0.383
实施例4 0.149 0.43 1.45 0.015 0.0010 0.037 - - 0.391
对比例1 0.092 0.23 1.5 0.015 0.0029 0.035 0.028 0.013 0.342
对比例2 0.099 0.25 1.48 0.011 0.0012 0.033 0.025 0.014 0.346
对比例3 0.100 0.23 1.46 0.016 0.0013 0.035 0.028 0.013 0.343
对比例4 0.105 0.30 1.46 0.015 0.0020 0.038 0.027 0.015 0.348
其中，对比例1-4为传统的70mmDH36钢的化学成分。
一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，包括：
(1)铁水通过KR法脱硫、冶炼后进行LF精炼，精炼后在VD炉进行真空处理，得到的钢水连铸成板坯，所述钢水化学成分与所述的钢板化学成分相同；
(2)将板坯进行加热，加热温度为1180℃-1200℃，加热时间1min/mm，一次除鳞，再经双机架粗轧、双机架精轧，轧制工艺采用两阶段控温轧制，1.5-1.8倍控温，终轧温度790℃-820℃；
(3)进行ACC层流冷却，开冷温度为770℃-790℃，终冷温度为530±15℃，冷却速度10-12℃/min，然后进行热矫直；
(4)将热矫直所得热轧板进行24h缓冷处理。
实施例1-4及对比例1-4钢板的目标厚度均为70mm，交货状态为TMCP。
实施例1-4及对比例1-4钢板的生产方法中涉及到工艺参数如表2所示：
表2各实施例及对比例钢板的轧钢工艺参数
Figure BDA0002657401170000051
Figure BDA0002657401170000061
表2中，加热时间：钢坯轧制之前钢坯在加热炉内的加热时间，本发明实施例部分的钢坯厚度为400mm，即加热时间需满足400mm*(0.9-1.2)min/mm的范围。
控温厚度：精轧阶段的开轧厚度。
缓冷处理后，所得钢板力学性能如表3所示：
表3各实施例及对比例钢板的力学性能
Figure BDA0002657401170000062
由表1-3可知：实施例1-4制备的钢板，屈服强度为389-421MPa，抗拉强度为523-545MPa，断后延伸率≥28％，-20℃纵向冲击能量KV2在147-191J，远高于平均值41J。-20℃低温冲击性能稳定，有效克服了DH36钢-20℃纵向冲击波动的问题。
对比例1-4制备的钢板，其化学成分及制备工艺与本发明不同，制得的钢板-20℃纵向冲击能量KV2在28-256J，性能十分不稳定，易出现-20℃纵向冲击波动现象。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按照质量分数为：
C：0.14-15％，Si：0.43-0.46％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.020％，S：≤0.003％，Alt：0.030-0.040％，Ceq：0.38-0.40％，其余为铁以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按照质量分数为：
C：0.149％，Si：0.43％，Mn：1.45％，P：0.015％，S：0.001％，Alt：0.037％，Ceq：0.391％，其余为铁以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板，其特征在于，所述钢板厚度为50mm-100mm，交货状态为TMCP。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，包括：
铁水脱硫、冶炼后进行精炼；
精炼后进行真空处理，得到的钢水连铸成板坯，所述钢水化学成分与权利要求1或2所述的钢板化学成分相同；
压缩比≥3倍；
将板坯进行加热、除鳞，再经粗轧、精轧，层流冷却后进行热矫直；
将热矫直所得热轧板进行缓冷处理。
5.根据权利要求4所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述板坯加热温度为1180℃-1200℃，加热时间0.9-1.2min/mm。
6.根据权利要求4所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工艺采用两阶段控温轧制，1.5-1.8倍控温，终轧温度790℃-820℃。
7.根据权利要求4所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述层流冷却工艺中，开冷温度为770℃-790℃，终冷温度为530±15℃，冷却速度10-12℃/min。
8.根据权利要求4所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述缓冷工艺中，缓冷时间为24h。
9.根据权利要求4所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述粗轧工艺采用双机架粗轧，所述精轧工艺采用双机架精轧。
10.根据权利要求4所述的一种低碳当量特厚规格海上风电钢DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述铁水脱硫采用KR法脱硫，精炼采用LF精炼，所述真空处理在VD炉进行。
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