CN115976404A - 一种海洋平台用dh36钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋平台用DH36钢板及其生产方法，所述钢板的厚度为60mm～90mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)C：0.05％～0.08％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.50％～1.60％、P：≤0.012％、S：≤0.005％、Nb：0.035％～0.045％、Als：0.020％～0.040％，Ce：0.002％～0.05％、Cu：0.23％～0.28％、Ti：0.01％～0.02％，其它为Fe和残留元素。钢水经钢包脱碳、轧制、堆冷，不需要经过正火，获得的钢板的组织为铁素体+珠光体，其屈服强度368‑475MPa，抗拉强度507‑583MPa,伸长率22‑31％，‑20℃冲击吸收能量128‑239J，止裂温度为‑17℃～26℃，缩短了生产周期，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于中厚板生产技术领域，具体涉及到一种海洋平台用DH36钢板及其生产方法。
背景技术
大厚度止裂钢主要应用在船体中部、顶部的舱口围顶板及上甲板边板等关键部位，能够保障船体结构安全，抵抗大型脆性裂纹的传播，防止灾难性事故的发生。但是，大厚度、高强度、止裂韧性优异的船舶用止裂钢生产难度极大：受连铸坯压缩比限制，钢板厚度有限；轧制过程轧制力渗透不足，厚度方向性能不均匀；较低终轧温度极大考验着厚板轧机的轧制力和扭矩极限。如何稳定生产符合技术要求的高强度止裂钢，成为当前钢铁企业需要解决的技术问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为满足上述技术要求，本发明的目的在于提供一种海洋平台用DH36钢板，该钢板的特点是不仅厚度大，强度高，止裂韧性优异，而且轧制过程轧制力渗透足，厚度方向性能均匀。
本发明的另一目的是提供一种海洋平台用DH36钢板的生产方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种海洋平台用DH36钢板，所述钢板的厚度为60mm～90mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.05％～0.08％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.50％～1.60％、P：≤0.012％、S：≤0.005％、Nb：0.035％～0.045％、Als：0.020％～0.040％，Ce：0.002％～0.05％、Cu：0.23％～0.28％、Ti：0.01％～0.02％，其它为Fe和残留元素；钢板的组织为铁素体+珠光体，其屈服强度368-475MPa，抗拉强度507-583MPa,伸长率22-31％，-20℃冲击吸收能量128-239J，止裂温度为-17℃～26℃，
所述钢板的生产方法包括以下步骤：钢包脱碳、轧制、堆冷，具体为：
a.钢包脱碳：转炉出钢温度1630～1680℃、出钢P≤0.0010％、出钢C≤0.05％，出钢过程中全程吹氩，出钢开始1min后加入钢包内500-600kg氧化铁皮，利用出钢时冲击搅拌和全程底吹氩气，继续降低钢中C含量≤0.04％，钢水到氩站加入200-300kg石灰，吹氩搅拌5-7min后扒渣，扒渣后吊运至LF精炼；
b.轧制：第一阶段采用“高温、低速、大压下”轧制，单道次压下量控制在30mm以上，达到至少3道次形变系数控制在0.5以上、单道次压下率控制在15％以上的变形，充分破碎钢坯心部晶粒组织，实现中心微孔疏松等缺陷的最大限度啮合，提高钢板内部质量以及钢板厚度方向上晶粒均匀性，使轧制力达到铸坯芯部，促使铸坯芯部变形，促进疏松等缺陷的压合，钢坯总压下140-160mm；钢板变形区形状系数L/H的大小与轧制道次变形量有直接关系，当变形区形状系数l/h>0.5时，轧制力能够有效渗透到钢板厚度中心，使轧制变形传递到钢板内部，钢板厚度中心层变形大于钢板表面变形；而当变形区形状系数l/h<0.5时，随着变形区形状系数的减小，轧制力难以渗透到钢板心部，压缩变形难以传递到轧件内部，仅限于表面层附近，粗轧结束后中间坯进入IC装置快冷至860～880℃；
当中间坯低于880℃时，开始第二阶段轧制，适当控制单道次压下量15-25mm，使轧制力达到铸坯1/4厚度位置，促使1/4位置变形，最终达到芯部和1/4位置发生再结晶的目的；
当轧制厚度达到最终厚度+20～60mm，进行晾钢，采用空冷或加速冷却；
当温度达到780～800℃时，开始第三阶段轧制，单道次压下量3-10mm，确保板型平整，终轧温度760～780℃，轧后进行ACC快速冷却，开始冷却温度750～770℃，返红温度600～640℃；
c.堆冷：钢板经矫直后入缓坑堆冷36小时以上。
按上述方案获得的钢板的组织为铁素体+珠光体，其屈服强度368-475MPa，抗拉强度507-583MPa,伸长率22-31％，-20℃冲击吸收能量128-239J，止裂温度为-17℃～26℃，钢板不需要经过正火处理，缩短了生产周期，降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明80mm厚钢板1/4厚度处100％金相组织图。
图2是本发明80mm厚钢板1/4厚度处200％金相组织图。
图3是本发明80mm厚钢板1/4厚度处500％金相组织图。
具体实施方式
1、成分设计
C：能够提高钢的淬透性，有效保证钢板的抗拉强度。但C含量增加，会明显提高韧脆转变温度，同时C含量严响钢板焊接性能，因此控制C含量为0.05～0.1％；
Si：在钢板中主要以固溶强化提高钢板的强度，但其影响钢板的焊接性能和冲击性能，因此采用低Si设计，控制在0.1～0.2％之间；
Mn：主能够起到提高钢板淬透性的作用，同时不影响钢板的塑韧性，控制Mn含量在1.50～1.60％；
P和S：在此钢中，P、S为杂质元素，易偏聚于晶界，降低脆性断裂应力，提高脆转变温度，故含量越低越好；
Al：可起到强脱氧、细化晶粒，改善钢的强韧性，控制ALs含量0.020～0.040％；
Nb：在控轧过程中能够有效提高钢板的再结晶温度，防止晶粒长大，细化晶粒，提高钢板的强度和韧性，控制Nb含量0.035～0.045％；
Cu：能够起到沉淀强化的作用，同时提高耐腐蚀性，但容易出现热裂纹，本方案设计添加0.23～0.28％；
Ce：具有优良的脱氧、去硫、改善夹杂物的作用，同时能够提高抗氧化性能和细化晶粒，控制在0.002％～0.05％；
Ti：能够固定钢中的N元素，细化晶粒，提高钢板强度，控制在0.01％～0.02％；
综上，DH36钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.05％～0.08％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.50％～1.60％、P：≤0.012％、S：≤0.005％、Nb：0.035％～0.045％、Als：0.020％～0.040％，Ce：0.002％～0.05％、Cu：0.23％～0.28％、Ti：0.01％～0.02％，其它为Fe和残留元素。
2、工艺控制重点
2.1转炉冶炼工艺
转炉出钢温度1630～1680℃、出钢P≤0.0010％，出钢C≤0.05％，出钢过程中全程吹氩，出钢开始1min后加入钢包内500-600kg氧化铁皮，利用出钢时冲击搅拌和全程底吹氩气，继续降低钢中C含量≤0.04％，钢水到氩站加入200-300kg石灰，吹氩搅拌5-7min后扒渣，扒渣后吊运至LF精炼炉。
2.2LF精炼工艺
在L精炼F炉加入石灰、氧化铝球进行造渣，同时加入铝粒进行脱氧，造渣过程中向钢水中加入500-800m铝线，吹氩搅拌脱除钢液中的残氧，造渣完毕后开始加入各类合金，先加入铜板，取样化验，钢种Als含量达到0.025％以上时，先加入钛铁，3min后再加入铌铁、铈铁，白渣保持时间10～25min，确保精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣；
2.3真空精炼工艺
在真空精炼工艺中，在≤67Pa下的保压时间按10～20min进行控制，破真空后添加稻壳，然后软吹5～7min后吊运至连铸进行浇注。
2.4浇铸工艺
在浇注工艺中，连铸拉速采用恒拉速，浇注过热度按照5～20℃进行控制，钢坯浇注完毕后堆冷36h，然后进行清理检验；
2.5钢坯清理
由于钢板中含有Cu元素，钢坯清理检查采取温清，清理温度控制在150-300℃范围，清理检查后钢坯表面合格后带温装炉，装炉温度在控制在100-250℃范围内；
2.6加热工艺
预热段温度≤1000℃，加热段温度1180-1200℃，保温段温度1160-1180℃，整体加热速度1.2-1.3min/mm，整个加热过程保持微正压，空煤比在0.8，保持炉内非氧化性气氛；
2.7轧制工艺
采用三阶段轧制工艺轧制。
一阶段先采用“高温、低速、大压下”轧制，单道次压下量控制在30mm以上，达到至少3道次形变系数控制在在0.5以上、单道次压下率控制在15％以上的变形，充分破碎钢坯心部晶粒组织，实现中心微孔疏松等缺陷的最大限度啮合，提高钢板内部质量以及钢板厚度方向上晶粒均匀性。使轧制力达到铸坯芯部，促使铸坯芯部变形，促进疏松等缺陷的压合，粗轧阶段控制钢坯总压下140-160mm。钢板变形区形状系数L/H的大小与轧制道次变形量有直接关系。当变形区形状系数l/h>0.5时，轧制力能够有效渗透到钢板厚度中心，使轧制变形传递到钢板内部，钢板厚度中心层变形大于钢板表面变形；而当变形区形状系数l/h<0.5时，随着变形区形状系数的减小，轧制力难以渗透到钢板心部，压缩变形难以传递到轧件内部，仅限于表面层附近。
粗轧结束后中间坯进入IC装置进行快冷至860～880℃；
当坯温低于880℃时，开始第二阶段轧制，适当控制单道次压下量在15-25mm，使轧制力达到铸坯1/4厚度位置，促使1/4位置变形，最终达到芯部和1/4位置发生再结晶的目的；
当轧制厚度达到最终厚度+20～60mm，进行晾钢，采用空冷或加速冷却，温度达到780～800℃开始第三阶段轧制，单道次压下量3-10mm，确保板型平整的同时，终轧温度760～780℃；
轧后进行ACC快速冷却，开始冷却温度≥750-770℃，返红温度600～640℃。
2.8缓冷工艺要点
钢板经矫直机矫直后入缓冷坑堆冷36小时以上。
实施例
通过转炉冶炼、钢包脱碳、LF精炼、VD真空脱气、连铸浇铸、钢坯加热、轧制、控制冷却、缓冷等工艺，获得如下表1所述化学成分的60mm～90mm厚DH36钢板，其力学性能如下表2。
表1 60mm～90mm厚DH36钢板的化学成分(Wt，％)
| 厚度(mm) | C | Si | Mn | P | S | Als | Nb | Cu | Ce | Ti |
| 60 | 0.08 | 0.12 | 1.57 | 0.009 | 0.003 | 0.029 | 0.038 | 0.24 | 0.021 | 0.013 |
| 70 | 0.09 | 0.16 | 1.55 | 0.01 | 0.003 | 0.034 | 0.039 | 0.26 | 0.024 | 0.016 |
| 80 | 0.07 | 0.13 | 1.56 | 0.011 | 0.002 | 0.036 | 0.044 | 0.25 | 0.009 | 0.015 |
| 90 | 0.09 | 0.13 | 1.52 | 0.008 | 0.003 | 0.027 | 0.042 | 0.27 | 0.032 | 0.018 |
表2 60mm～90mm厚DH36钢板的机械力学性能
| 厚度(mm) | 批数 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 伸长率(％) | -20℃冲击功(J) |
| 60 | 25 | 392-475 | 526-583 | 22-29 | 157-262 |
| 70 | 50 | 387-455 | 522-576 | 22-31 | 173-246 |
| 80 | 65 | 382-466 | 519-578 | 23-29 | 142-286 |
| 90 | 40 | 368-434 | 507-562 | 22-30 | 128-239 |
本次分别试生产60mm、70mm、80mm、90mm厚DH36钢板各35批、40批、55批和30批，通过合理的化学成分设计及生产工艺控制，钢板的屈服强度368-475MPa，抗拉强度507-583MPa，伸长率22-31％，-20℃冲击吸收能量128-239J，钢板组织为铁素体加珠光体组织，达到设计要求。
Claims (2)
1.一种海洋平台用DH36钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为60mm～90mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.05％～0.08％、Si：0.10％～0.20％、Mn：1.50％～1.60％、P：≤0.012％、S：≤0.005％、Nb：0.035％～0.045％、Als：0.020％～0.040％，Ce：0.002％～0.05％、Cu：0.23％～0.28％、Ti：0.01％～0.02％，其它为Fe和残留元素；
所述钢板的组织为铁素体+珠光体，其屈服强度368-475MPa，抗拉强度507-583MPa,伸长率22-31％，-20℃冲击吸收能量128-239J，止裂温度为-17℃～26℃。
2.根据权利要求1所述的海洋平台用DH36钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板的生产方法包括钢包脱碳、轧制、堆冷，具体如下：
a.钢包脱碳：转炉出钢温度1630～1680℃、出钢P≤0.0010％、出钢C≤0.05％，出钢过程中全程吹氩，出钢开始1min后加入钢包内500-600kg氧化铁皮，利用出钢时冲击搅拌和全程底吹氩气，继续降低钢中C含量≤0.04％，钢水到氩站加入200-300kg石灰，吹氩搅拌5-7min后扒渣，扒渣后吊运至LF精炼；
b.轧制：第一阶段采用“高温、低速、大压下”轧制，单道次压下量控制在30mm以上，达到至少3道次形变系数控制在在0.5以上、单道次压下率控制在15％以上的变形，钢坯总压下140-160mm，粗轧结束后中间坯进入IC装置快冷至860～880℃；当中间坯低于880℃时，开始第二阶段轧制，适当控制单道次压下量15-25mm，当轧制厚度达到最终厚度+20～60mm，进行晾钢，采用空冷或加速冷却；当温度达到780～800℃时，开始第三阶段轧制，单道次压下量3-10mm，确保板型平整，终轧温度760～780℃，轧后进行ACC快速冷却，开始冷却温度750～770℃，返红温度600～640℃；
c.堆冷：钢板经矫直后入缓坑堆冷36小时以上。
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