CN114032466B - 一种特厚海工钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金技术领域,具体涉及一种特厚海工钢及其制备方法,原料包括如下百分含量的成分:C:0.10%~0.18%、Si:0.10%~0.50%、Mn:1.10%~1.60%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb:0.01%~0.05%、V:0.020%~0.060%、Ti:0.005%~0.030%、Cr:0.01%~0.10%、Mo:0.01%~0.10%、Als:0.015%~0.050%,其余为铁和不可避免的杂质。本发明采用厚度150mm的铸坯,轧制获得60‑100mm厚度的钢板,低压缩比轧制,同时制得特厚海工钢板综合力学性能优良,不易断裂和破坏,并且具有良好的强塑性和低温韧性。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,具体涉及一种特厚海工钢及其制备方法。
背景技术
海工钢,即海洋工程钢铁材料,适用于海洋工程领域,采用的钢板必须具有高强度、高韧度、耐腐蚀等性能要求,同时一般要求具有一定的厚度,现有的海工钢生产中,轧制60-100mm特厚规格,一般均采用300mm厚及以上规格的铸坯或铸锭,相关生产技术较传统,对于多数未配备厚坯型的企业而言,生产特厚规格钢板在内部质量和机械性能方面无法保障。
CN106148833A中,公开了一种正火态36公斤级海工钢钢板及其生产方法,在钢的成分设计方面采用Nb-V-Ti复合添加,该专利只能生产最大厚度60mm的钢板,无法填补市场对于特厚规格需求的空白。
CN107779764A中,公开了一种厚规格海工钢及生产方法,在钢的成分设计方面采用Nb-V-Ti-Cu-Ni复合添加,Nb含量高达0.06%,V含量高达0.08%,Ni含量高达0.15%,Cu含量高达0.20%,贵重金属含量过高,而且采用的坯料厚度250-300mm,相对而言压缩比较大。
发明内容
针对现有技术的海工钢生产中的技术问题,本发明提供一种特厚海工钢及其制备方法,制得成品钢最大厚度达到100mm,具有优良的强塑性和低温冲击韧性,可广泛应用于极区海洋工程、船舶等领域,同时本发明制备的压缩比低。
第一方面,本发明提供一种特厚海工钢,包括如下百分含量的成分:C:0.10%~0.18%、Si:0.10%~0.50%、Mn:1.10%~1.60%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb:0.01%~0.05%、V:0.020%~0.060%、Ti:0.005%~0.030%、Cr:0.01%~0.10%、Mo:0.01%~0.10%、Als:0.015%~0.050%,其余为铁和不可避免的杂质,其中,Als表示酸溶铝。
进一步的,海工钢的厚度60~100mm,屈服强度≥355Mpa,抗拉强度≥490Mpa,断后伸长率≥23%,屈强比≤0.80,-40℃冲击≥120J,Z向断面收缩率≥35%,CTOD≥0.25mm。
另一方面,本发明提供一种特厚海工钢的制备方法,包括如下步骤:以上述成分为原料,经过冶炼获得铸坯或铸锭,将铸坯或铸锭置于加热炉内加热,出炉后快速冷却,铸坯或铸锭经连续轧制成成品厚度,快速冷却,热处理交货,得成品海工钢;所述铸坯或铸锭厚度为150mm,海工钢成品厚度为60-100mm。
进一步的,加热炉内加热温度为1080-1120℃,加热时间7-20min/cm,min/cm为加热单位,表示单位厚度铸坯加热所需的时间。本发明通过1100℃左右的低温加热工艺,最大程度上避免低合金铸坯因高温造成晶粒长大,从源头上细化奥氏体晶粒。同时,为确保铸坯烧透,针对合金量大的规格,适当延长加热时间,充分固溶Nb、V、Ti微合金。
进一步的,出炉后快速冷却采用水冷,水冷冷却至960-1000℃。钢坯出炉后快速水冷可减少氧化铁皮,提高铸坯表面质量,更重要的是可细化铸坯组织。
进一步的,出炉水冷后进行大压下轧制,轧制采用采用中厚板轧机轧制,首道次轧制温度940-980℃。在铸坯表层组织细化的条件下,在940-980℃范围内进行大压下轧制且不低于2道次,有助于变形充分渗透进钢坯心部,促进奥氏体动态再结晶,起到细化内部晶粒的作用。轧制期间无待温,辅以机架冷却,确保倒数第3道次轧制温度为880-940℃。充分利用轧制各道次累积形变位错,进行连续无间断轧制,通过对轧制温度的精确控制,一定程度上减少位错回复,为后续晶内形核创造条件。
进一步的,轧制后快速冷却采用水冷,水冷冷却至500-650℃,冷却速度为5~20℃/s。轧后快速入水,采用较高冷速将钢板温度快速降低,既能减少大颗粒先共析铁素体析出,同时利用奥氏体晶粒内部累积的大量位错形核,促使特厚板全厚度组织细化。
进一步的,热处理工艺为:钢板厚度为D;当60≤D≤80mm时,采用正火态交货,钢板正火保温温度800-890℃,正火在炉时间系数为1.1-2.0min/mm,通过正火热处理,将钢板全厚组织奥氏体化,进一步均匀细化铁素体晶粒,使得整板性能更加均匀且能够大幅提高低温韧性;当80<D≤100mm时,采用淬火+正火态交货,钢板淬火保温温度890-920℃,淬火在炉时间系数1.5-2.0min/mm,钢板正火保温温度800-910℃,正火在炉时间系数1.1-2.0min/mm,钢板正火保温温度800-910℃,正火在炉时间系数1.1-2.0min/mm,通过高温加热均匀化钢板基体组织,然后快速水冷(淬火)将均匀化组织遗传至下道工序,保证正火前钢板已具备均匀、细化的原始组织,然后通过正火重新奥氏体化,进一步均匀组织,同时通过正火保温温度和在炉时间的调整,完成钢种相应级别性能的最终获得。
进一步的,铸坯或铸锭的生产工艺为:采用转炉或电炉冶炼,钢水经浇铸所得。
作为一个优选的技术方案:本发明所述的特厚海工钢的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)采用转炉或电炉冶炼,钢水经浇铸得铸坯或铸锭,铸坯或铸锭厚度为150mm;
(2)将铸坯或铸锭置于加热炉内加热,加热炉出钢温度1080-1120℃,加热时间7-20min/cm,确保烧透;
(3)出炉后快速水冷至960-1000℃;
(4)水冷后进行大压下轧制,首道次轧制温度940-980℃,轧制期间无待温,辅以机架冷却,确保倒数第3道次轧制温度为880-940℃;
(5)轧制后快速采用水冷,水冷冷却至500-650℃,冷却速度为5~20℃/s;
(7)热处理交货:钢板厚度为D,当60≤D≤80mm时,采用正火态交货,钢板正火保温温度800-890℃,正火在炉时间系数为1.1-2.0min/mm;当80<D≤100mm时,采用淬火+正火态交货,钢板淬火保温温度890-920℃,淬火在炉时间系数1.5-2.0min/mm,钢板正火保温温度800-910℃,正火在炉时间系数1.1-2.0min/mm。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明海工钢采用厚度150mm的铸坯,轧制获得60-100mm厚度的钢板,形成低压缩比轧制,轧制特厚板可用坯料厚度规格范围得到极大拓宽,技术可移植性较强,利于钢铁行业大面积推广;
(2)本发明制得特厚海工钢板综合力学性能优良,不易断裂和破坏,并且具有良好的强塑性和低温韧性,使用安全可靠。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
下面的表1示出了根据本发明实施例1至实施例4的钢的化学成分。
表1本发明实施例的化学成分(wt.%)
以表1中各实施例成分为原料,经过冶炼获得铸坯或铸锭,铸坯或铸锭的生产工艺为:采用转炉或电炉冶炼,钢水经浇铸所得,将铸坯或铸锭置于加热炉内加热,出炉后快速冷却,铸坯或铸锭经连续轧制成成品厚度,轧制采用大压下轧制,快速冷却,热处理交货,钢板厚度为D,当60≤D≤80mm时,采用正火态交货,当80<D≤100mm时,采用淬火+正火态交货,得成品海工钢。表2示出了根据本发明实施例1至实施例4中成分所对应制备方法的主要工艺参数。
表2本发明实施例的主要生产工艺参数
实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 |
铸坯厚度(mm) | 150 | 150 | 150 | 150 |
出钢温度(℃) | 1080 | 1090 | 1110 | 1120 |
加热时间(min/cm) | 10 | 14 | 18 | 20 |
出炉快速水冷后的温度(℃) | 960 | 970 | 980 | 990 |
首道次轧制温度(℃) | 950 | 960 | 970 | 975 |
倒数第3道次轧制温度(℃) | 890 | 900 | 920 | 940 |
轧后终冷温度(℃) | 520 | 550 | 580 | 600 |
冷却速度(℃/s) | 18 | 16 | 14 | 12 |
淬火温度(℃) | -- | -- | 900 | 910 |
淬火在炉时间系数(min/mm) | -- | -- | 1.6 | 1.8 |
正火温度(℃) | 880 | 860 | 870 | 890 |
正火在炉时间系数(min/mm) | 1.5 | 1.7 | 1.6 | 1.4 |
表3示出了根据本发明实施例1至实施例4所制得成品钢的主要力学性能。
表3本发明实施例的力学性能
由表3可以看出,本发明制得特厚海工钢板综合力学性能优良,不易断裂和破坏,并且具有良好的强塑性和低温韧性,使用安全可靠。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种特厚海工钢,其特征在于,包括如下百分含量的成分:C:0.10%~0.18%、Si:0.10%~0.50%、Mn:1.10%~1.60%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb:0.01%~0.05%、V:0.020%~0.060%、Ti:0.005%~0.030%、Cr:0.01%~0.10%、Mo:0.01%~0.10%、Als:0.015%~0.050%,其余为铁和不可避免的杂质,其中,Als表示酸溶铝;海工钢的厚度60~100mm;
所述特厚海工钢的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)原料采用转炉或电炉冶炼,钢水经浇铸得铸坯或铸锭,铸坯或铸锭厚度为150mm;
(2)将铸坯或铸锭置于加热炉内加热,加热炉出钢温度1080-1120℃,加热时间7-20min/cm,确保烧透;
(3)出炉后快速水冷至960-1000℃;
(4)水冷后进行大压下轧制,首道次轧制温度940-980℃,轧制期间无待温,辅以机架冷却,确保倒数第3道次轧制温度为880-940℃;
(5)轧制后快速采用水冷,水冷冷却至500-650℃,冷却速度为5~20℃/s;
(6)热处理交货:钢板厚度为D,当60≤D≤80mm时,采用正火态交货,钢板正火保温温度800-890℃,正火在炉时间系数为1.1-2.0min/mm;当80<D≤100mm时,采用淬火+正火态交货,钢板淬火保温温度890-920℃,淬火在炉时间系数1.5-2.0min/mm,钢板正火保温温度800-910℃,正火在炉时间系数1.1-2.0min/mm。
2.如权利要求1所述的特厚海工钢,其特征在于,屈服强度≥355Mpa,抗拉强度≥490Mpa,断后伸长率≥23%,屈强比≤0.80,-40℃冲击≥120J,Z向断面收缩率≥35%,CTOD≥0.25mm。
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