CN113502430A - 一种低合金高韧性f36特厚钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种低合金高韧性F36特厚钢板的生产方法，钢的生产工艺路线为冶炼—模铸—轧制—正火，钢的化学成分质量百分比为C=0.09‑0.015，Si=0.15~0.40，Mn=1.2‑1.7，P：≤0.012，S≤0.002，Cr=0.15~0.3，Nb=0.3~0.5，V=0.2~0.5，Ti=0.01~0.03，Cu=0.1~0.25，Ni=0.2~0.4，余量为Fe和不可避免的杂质；本发明采用低碳微合金化成分设计，避免贵重合金Mo的加入，采用钢锭轧制正火生产，通过各工序的精确控制，实现36kg级钢板全厚度的‑60℃冲击能量均≥120J，Z向拉伸断面收缩率≥40%。具有成本低廉，性能优异的特点，满足F36海工船板用特厚钢板需求。

Description

一种低合金高韧性F36特厚钢板的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种一种低合金高韧性F36特厚钢板的生产方法。

背景技术

低合金高韧性F36特厚板在船舶、海洋工程方面有大量应用，在海工级船板的关键受力部位，往往需求厚度极大，韧性极高的特厚板，为保证海洋工程及船舶在各类海况中的稳定运行，对特厚板的要求极高，全厚度冲击韧性的提出，有利于避免钢板中的微裂纹沿着薄弱处快速扩展，因此全厚度韧性的检测，也成为了关键部位钢板的常见需求。

特厚板F36的生产受限于生产装备以及特厚板均匀性的影响，国内一直只有极少数厂家能够生产。进口钢板价格高，交货周期长，不利于下游厂家组织生产。为实现特厚F极船板国产化的目标，本专利致力于通过工艺优化，采用较低成本生产成本，生产出厚内性能比较均匀的特厚板F级船板，解决了该钢级特厚板的生产难题。

中国专利CN201910633355.7 “一种控制夹杂物的极地用钢的冶炼方法”公开了提供一种控制夹杂物的极地用钢的冶炼方法，该方法通过Zr-Ti脱氧高强度低合金钢，在凝固阶段会在先形成的细小分布的Zr-Ti复合氧化物核质点上形成和生长MnS的办法提高钢的韧性，实现超高的冲击韧性。该冶炼方式操作较为复杂，要求转炉多次造渣，转炉、精炼严格控制氧活度，且钙线喂入量严重影响MnS的形成，因此该方案适合特钢厂精细控制进行生产，不适合普通钢厂批量生产，大规模推广具有一定操作难度。

中国专利CN201010159166“一种80mm厚Q345F级钢板及其制造方法”， 公开了一种80mm厚Q345F级钢板及制造方法。钢板中的化学成分重量百分数为：C：0.08～0.13％，Mn：1.20～1.60％，Si：0.10～0.40％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Ni：0.10～0.30％，Nb：0.010～0.030％，V：0.010～0.030％，Al：0.020～0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质，且符合0.26％≤C+6Nb+4V≤0.40％的配比关系。轧制工艺为：厚度240～260mm连铸坯加热温度1200～1250℃，保温时间4.0～4.5h，出炉温度1180～1220℃；采用两阶段控制轧制，轧后采用层流冷却，终冷温度650～725℃，冷却速率5～10℃/s，高温下线温度400～450℃，堆冷时间60～72h。其特点是采用TMCP工艺生产80mm以下的Q345F，也具有低成本的特点，但是其主要是利用TMCP工艺生产薄板。厚板生产过程中，考虑到TMCP钢板厚内性能均匀性偏差大的问题，并不适用。因此该专利仅限于80mm以下薄板的生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种低合金高韧性F36特厚板的生产方法，利用钢厂先进的轧制与热处理设备，通过成分优化设计，精确控制过程工艺参数，通过模铸生产线生产。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种低合金高韧性F36特厚钢板的生产方法，钢的生产工艺路线为冶炼—模铸—轧制—精整—正火；钢的化学成分质量百分比为C=0.09-0.015，Si=0.15~0.40，Mn=1.2-1.7，P≤0.012，S≤0.002，Cr=0.15~0.3，Nb=0.3~0.5，V=0.2~0.5，Ti=0.01~0.03，Cu=0.1~0.25，Ni=0.2~0.4，余量为Fe和不可避免的杂质；包括以下工艺步骤：

（1）冶炼：采用BOF-LF-RH生产工艺路径，转炉冶炼控制O≤800ppm，精炼LF炉采用高碱度渣，搅拌脱硫； RH炉生产采用轻脱气工艺，真空处理总时间≤10min；

（2）模铸：采用梯形锭模，过热度控制在42~45℃之间，浇铸后冒口位置投放发热剂延缓凝固，锭身锭尾自然冷却；

（3）轧制：钢锭开完坯后重新加热轧制，轧制时一阶段轧制采用温差轧制，通过中带高温计与温度模型的中间辊道水冷装置，控制铸坯表面温度与心部温度的温差在200℃左右，采用慢速轧制，道次压下量控制在10%~15%；二阶段采用常规轧制；

（4）正火：钢板在辊底式淬火炉进行正火，加热温度900℃，保温时间约100~180min，出炉后空冷，300℃左右入垛缓冷，冷却至常温。

采用上述方法生产的低合金高强度高韧性钢板，屈服强度在370-430MPa之间，抗拉强度在530-610MPa之间，延伸率超过23%，屈强比≤0.8，Z向拉伸面缩率≥40%，表面、心部、1/4厚度处-60℃冲击在120J以上。

本发明适用于200mm以下F36海工用钢及船板生产，拥有较低的屈强比，优异的焊接性能，良好的抗层状撕裂性能，能够满足大型海工船舶项目对于F36的需求。

本发明的突出特点体现在通过工艺的严格控制生产厚内性能均匀的F36,减少贵重合金镍的加入，通过钢板组织严格控制，实现表面，心部以及1/4冲击均匀稳定的目标。

附图说明

图1 为钢板生产工艺的流程图。

图2为200mmF36组织金相图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明之成分控制范围、最佳实施方式等主要内容作进一步说明：

冶炼实例1：

转炉冶炼一次命中，终点控制C=0.06%，终点氧含量O=470ppm，LF采用高碱度渣脱硫，RH炉真空处理时间9min，测得残余H=1.5ppm。模铸采用29吨锭，钢水浇铸过热度42℃，浇铸前投放发热剂，浇铸后投放保温剂，24h候脱模。轧制采用二火轧制，开坯轧到450mm后重新加热，均热坑炉保温段心部温度1208℃。保温50min后开轧，粗轧展完宽之后，进入专门的快冷装置冷却至表面温度900℃左右，摆动3min至目标温度。粗轧采用慢速大压下，道次压下率12%~19%，中间坯厚度190mm，精轧开轧温度775℃，轧成160mm厚。轧后直接进入mulpic层流冷却，返红温度660℃，冷速约1℃/s。热矫后入垛缓冷。热处理采用正火，900℃保温约100min，出炉后空冷至300℃以下入垛缓冷。

冶炼实例2：

转炉冶炼一次命中，控制C=0.07%，终点O含量320ppm，LF采用高碱度渣脱硫，RH炉真空处理时间12min，测得残余H=1.3ppm。模铸采用50吨锭，钢水浇铸过热度45℃，浇铸前投放发热剂，浇铸后投放保温剂，36h候脱模。轧制采用二火轧制，开坯轧到565mm后重新加热，加热炉保温段心部温度1205℃。保温60min后开轧，粗轧展完宽之后，进入专门的快冷装置冷却至表面温度920℃左右，摆动5min至目标温度。粗轧采用慢速大压下，道次压下率10%-14%，中间坯厚度240mm，精轧开轧温度780℃，轧成200mm厚。轧后直接进入mulpic层流冷却，返红温度679℃，冷速约1℃/s。热矫后入垛缓冷。热处理采用正火，900℃保温约150min，出炉后空冷至300℃以下入垛缓冷72h。

冶炼实例3：

转炉冶炼一次命中，控制C=0.09%，终点氧含量O=305ppm，，LF采用高碱度渣脱硫，RH炉真空处理时间10min，测得残余H=1.4ppm。模铸采用35吨锭，钢水浇铸过热度43℃，浇铸前投放发热剂，浇铸后投放保温剂，24h候脱模。轧制采用二火轧制，开坯轧到453mm后重新加热，加热炉保温段心部温度1203℃。保温60min后开轧，粗轧展完宽之后，进入专门的快冷装置冷却至表面温度900℃左右，摆动3min至目标温度。粗轧采用慢速大压下，道次压下率13%-19%，中间坯厚度185mm，精轧开轧温度772℃，轧成150mm厚。轧后直接进入mulpic层流冷却，返红温度665℃，冷速约1℃/s。热矫后入垛缓冷。热处理采用正火，900℃保温约150min，出炉后空冷至300℃以下入垛缓冷72h。

冶炼实例4：

转炉冶炼一次命中，控制C=0.07%，终点氧含量O=395ppm，，LF采用高碱度渣脱硫，RH炉真空处理时间12min，测得残余H=1.3ppm。模铸采用40吨锭，钢水浇铸过热度44℃，浇铸前投放发热剂，浇铸后投放保温剂，36h候脱模。轧制采用二火轧制，开坯轧到540mm后重新加热，加热炉保温段心部温度1210℃。保温60min后开轧，粗轧展完宽之后，进入专门的快冷装置冷却至表面温度910℃左右，摆动4min至目标温度。粗轧采用慢速大压下，道次压下率11%-15%，中间坯厚度220mm，精轧开轧温度782℃，轧成180mm厚。轧后直接进入mulpic层流冷却，返红温度665℃，冷速约1℃/s。热矫后入垛缓冷。热处理采用正火，900℃保温约150min，出炉后空冷至300℃以下入垛缓冷72h。

各冶炼实例成分控制如表1：

表1 实例控制成分（wt%）

。

表2 实例各项性能（冲击温度 -60℃）

。

从表2 可看出，本发明钢板可以生产性能稳定的F36特厚海工及船板，综合性能良好，并且厚内各位置的冲击韧性良好，可以满足海工项目对于钢板低温韧性的特殊需求。

从图2 可以看出：组织为珠光体和多边形铁素体构成。整体组织较为均匀细小，是F36级别钢种的理想组织，并且通过成分和轧制工艺的精细控制，精细细小均匀。正火后的缓冷组织最大限度的保证了钢板厚内性能的均匀性。

Claims (1)

1.一种低合金高韧性F36特厚钢板的生产方法，其特征在于：钢的生产工艺路线为冶炼—模铸—轧制—正火，所生产的钢为36kG级海洋工程及船用钢板F36，钢的化学成分质量百分比为C=0.09-0.015，Si=0.15~0.40，Mn=1.2-1.7，P≤0.012，S≤0.002，Cr=0.15~0.3，Nb=0.3~0.5，V=0.2~0.5，Ti=0.01~0.03，Cu=0.1~0.25，Ni=0.2~0.4，余量为Fe和不可避免的杂质；包括以下工艺步骤：

（1）冶炼：采用BOF-LF-RH生产工艺路径，转炉冶炼控制O≤800ppm，精炼LF炉采用高碱度渣，搅拌脱硫； RH炉生产采用轻脱气工艺，真空处理总时间≤10min；

（2）模铸：采用梯形锭模，过热度控制在42~45℃之间，浇铸后冒口位置投放发热剂延缓凝固，锭身锭尾自然冷却；

（3）轧制：钢锭开完坯后重新加热轧制，轧制时一阶段轧制采用温差轧制，通过中带高温计与温度模型的中间辊道水冷装置，控制铸坯表面温度与心部温度的温差在200℃左右，采用慢速轧制，道次压下量控制在10%~15%；二阶段采用常规轧制；

（4）正火：钢板在辊底式淬火炉进行正火，加热温度900℃，保温时间约100~180min，出炉后空冷，300℃左右入垛缓冷，冷却至常温。

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