CN117385278A - 一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板及其生产方法,钢板化学成分为C:0.008%~0.015%,Si:0.40%~0.45%,Mn:0.80%~1.00%,P:0.025%~0.035%,S≤0.009%,Nb:0.02%~0.03%,Mo:0.50%~0.80%,Cr:1.00%~1.50%,Ni:3.6%~4.5%,Zr:0.01%~0.05%,Co:0.05%~0.10%,Als:0.085%~0.10%,B:0.0006%~0.002%,N:0.008%~0.012%;其余为Fe以及杂质。本发明采用超低碳设计,复合添加Cr、Mo、Ni、Zr、Co等多元合金强化元素,以高P、高Al和加N为基本特点,提高钢板的强度及低温韧性的同时,使钢板具有较好的耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程装备制造用钢生产技术领域,尤其涉及一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板及其生产方法。
背景技术
深海和极地蕴藏着人类社会未来发展所需的油气、可燃冰和矿产等战略资源,我国海洋经济发展也正向深远海、极地寒区发展。海洋工程装备制造用钢正处在转型升级和产品结构升级阶段,如深潜器超高强结构用钢和适应极地环境的低温、耐腐蚀钢等。但这些资源开采用装备对钢材的性能要求极高,如要求具有较高的强度、更大的厚度、优良的低温冲击韧性、良好的Z向性能等,同时还要具有较好的耐腐蚀性。现有钢材很难同时满足上述性能要求。
申请号为202011611587.1的中国专利申请公开了“一种690MPa级海洋工程用钢板及其制造方法”,钢板的屈服强度Rp0.2≥690MPa(例如,710-762MPa),抗拉强度Rm≥750MPa(例如,760-793MPa),断后伸长率A≥16%(例如,,19%以上,19.0%-23.0%),断面收缩率Z≥60%(例如,68%以上,68.0%-79.0%),-40℃的冲击功KV2≥150J,但深海和极地需要更低温的冲击韧性,且其未解决耐腐蚀问题。
申请号为202110788240.2的中国专利申请公开了“一种低温韧性优异的FH690级海工钢及其制造方法”,钢板屈服强度≥690MPa,抗拉强度770~940MPa,断后延伸率≥14%,低温韧性-60℃冲击功≥100J。但其最大厚度只有50mm,且未解决耐腐蚀问题,不能满足海洋工程建设需要。
申请号为202110729125.8的中国专利申请公开了“一种690MPa级高强钢及其制造方法”,制造过程包括板坯加热、高压除鳞水冷却、双机架可逆式轧制、快速冷却、热处理。可生产屈服强度690MPa级高强钢,产品碳当量不大于0.43%,屈服强度达到690MPa以上,抗拉强度达到800MPa以上,产品具有低碳当量、高强度、高强韧性、低成本、钢板内应力低等特性。但其低温冲击韧性只有-20℃,不满足深远海及极寒环境应用的需要。
申请号为202010129784.3的中国专利申请公开了“一种大线能量焊接EH550MPa级调质海工钢及其制造方法”,所述调质海工钢的屈服强度≥550MPa、抗拉强度≥670MPa,母材-40℃冲击功(单个值)≥180J,但深海和极地需要更低温的冲击韧性,且其未解决耐腐蚀问题。
申请号为CN201410036368.3的中国专利申请公开了“一种耐南海海洋环境用耐蚀钢板及其生产工艺”,生产工艺包括转炉冶炼工序、LF精炼工序、真空脱气工序、连铸工序、控轧控冷工序等,其钢板的组织类型理论上为单相多边形铁素体精细组织(平均晶粒尺寸10.17μm),在工业实际生产中不可避免的含有极少量的珠光体组织,相比常规船体结构钢EH36,其耐海洋环境(海洋大气、潮差、全浸等)腐蚀性能提高50%以上,并且具有良好的强韧性匹配及焊接性能。但该耐蚀钢板的强度较低,低温韧性不足。
综上,目前极端海洋环境用钢存在如下不足:1)无法兼顾高强度的同时具有优良的低温性能,不能满足-80℃低温冲击韧性要求;2)未解决高强钢厚钢板Z向性能问题;3)不能同时满足高强度和耐腐蚀性能的要求。
发明内容
本发明提供了一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板及其生产方法,采用超低碳设计,复合添加Cr、Mo、Ni、Zr、Co等多元合金强化元素,以高P、高Al和加N为基本特点,提高钢板的强度及低温韧性的同时,使钢板具有较好的耐蚀性能;解决了深海和极地用钢板强度偏低、低温冲击韧性差、耐腐蚀性能不足以及钢板厚度规格偏小的问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板,钢板化学成分按重量百分比计为C:0.008%~0.015%,Si:0.40%~0.45%,Mn:0.80%~1.00%,P:0.025%~0.035%,S≤0.009%,Nb:0.02%~0.03%,Mo:0.50%~0.80%,Cr:1.00%~1.50%,Ni:3.6%~4.5%,Zr:0.01%~0.05%,Co:0.05%~0.10%,Als:0.085%~0.10%,B:0.0006%~0.002%,N:0.008%~0.012%;其中,Mn+145Nb≥3.5%,Als/N≥6.5,Als+Si≥0.45%,Cr+12Co≥1.5%,B+Zr≥0.02%,0.035≥P/Cr≥0.015;其余为Fe以及不可避免的杂质。
进一步的,成品钢板的最大厚度为100mm,且Z向性能≥35%。
进一步的,成品钢板的屈服强度为700~760MPa、延伸率≥20%、-80℃冲击功大于等于150J。
进一步的,成品钢板的耐海洋大气腐蚀速率小于0.080mm/a,腐蚀疲劳强度≥310MPa。
一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产方法,包括如下工艺过程:
(1)钢水冶炼;
(2)连铸;连铸中间包过热度控制在15~25℃;连铸全程保护浇注,连铸坯拉坯速度<0.9m/min,二冷水比水量0.80~0.90m3/t,连铸坯等轴晶比例>20.0%;连铸过程中采用轻压下,压下量6.0~10.0mm;
(3)连铸坯冷却;采用快速冷却,开冷温度为940~970℃,冷却速度为6.0~7.0℃/s,冷却至660~680℃后进入缓冷坑缓冷,以15.0~35.0℃/h的冷却速度冷却至150℃以下;
(4)连铸坯加热;采用分段加热工艺;连铸坯在炉温650~700℃时入炉,保温1.5h以上;900℃以下为低温段,采用慢速加热工艺,加热速度控制在3~5℃/min,加热至900℃;900℃以上为高温段,采用快速升温+短时保温工艺,以5~10℃/min的加热速度加热至1180℃~1200℃,保温2.0~4.0h;
(5)轧制;采用三阶段轧制;第一阶段轧制采用高温慢轧+大压下量工艺,轧制速度为1.0~1.2m/s,道次压下率为12%~20%,第一阶段轧制的终轧温度为1020~1050℃;第二阶段轧制的开轧温度为900~930℃,第二阶段轧制的终轧温度为860~880℃;第三阶段轧制的开轧温度为780~810℃,轧制速度为1.5~3.0m/s,道次压下率为10%~15%,第三阶段的终轧温度为730~750℃;
(6)轧后钢板冷却;采用超快冷+层流冷却的冷却工艺,超快冷时冷却速度为20.0~25.0℃/s,冷却至280~380℃后进入层流冷却;层流冷却时的冷却速度为5.0~10.0℃/s,钢板返红温度<100℃;
(7)钢板回火处理;回火温度为550~600℃,在炉时间为2.0~4.0min/mm。
进一步的,所述步骤(1)钢水冶炼的具体过程如下:
1)转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S的含量至设定范围内,并添加其它合金成分进行熔炼;
2)钢水精炼时调整其它合金成分含量至设定范围内;
3)精炼后的钢水进行RH处理,RH处理时间≥40min,RH处理时全程吹氮,控制钢中[H]≤1.0ppm,[O]≤20ppm;
4)RH处理结束前12~18min时加入Zr和B元素,且加入量为目标含量的1.1~1.3倍。
进一步的,所述步骤(5)中,连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制;第一阶段轧制过程中,每道次轧制后采用轧机冷却水水对坯料进行冷却,冷却时间为4~6s。
进一步的,所述步骤(5)中,第一阶段轧制后的待温坯料厚度为1.5~2.0倍成品钢板厚度,并对待温坯料进行喷水冷却,冷却速度为5.0~7.0℃/s,冷却至第二阶段轧制开轧温度以上10~20℃;第二阶段轧制后的待温坯料厚度为1.2~1.5倍成品钢板厚度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用超低碳设计,添加Al、P、Ni、Cr、Mo、Zr、Co等合金元素,提高钢的强度、低温韧性及耐腐蚀性能;
2)控制连铸工艺过程,减少偏析对钢板疲劳性能和低温性能的影响;加热过程采用低内应力控制的分段加热工艺;轧制螫采用一阶段“高温慢轧+大压下”、二阶段再结晶区轧制、三阶段低温轧制的工艺,配合后续的UCC+ACC+回火工艺。依靠位错强化、固溶强化和第二相强化保障钢板的强度;依靠晶粒细化保障钢板良好的低温韧性;依靠Cr、Ni、Zr、Co等元素形成的温度氧化物保障钢板具有良好的抗海水腐蚀性能;
3)所生产的钢板具有较好的综合力学性能,屈服强度为700~760MPa、延伸率≥20%、-80℃冲击功大于等于150J;
4)所生产的钢板具有较好的耐蚀性能,其耐海洋大气腐蚀速率小于0.080mm/a,腐蚀疲劳强度≥310MPa;
5)所生产的钢板厚度规格范围大,最大厚度可达到100mm,且Z向性能大于等于35%。
具体实施方式
本发明所述一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板,钢板化学成分按重量百分比计为C:0.008%~0.015%,Si:0.40%~0.45%,Mn:0.80%~1.00%,P:0.025%~0.035%,S≤0.009%,Nb:0.02%~0.03%,Mo:0.50%~0.80%,Cr:1.00%~1.50%,Ni:3.6%~4.5%,Zr:0.01%~0.05%,Co:0.05%~0.10%,Als:0.085%~0.10%,B:0.0006%~0.002%,N:0.008%~0.012%;其中,Mn+145Nb≥3.5%,Als/N≥6.5,Als+Si≥0.45%,Cr+12Co≥1.5%,B+Zr≥0.02%,0.035≥P/Cr≥0.015;其余为Fe以及不可避免的杂质。
进一步的,成品钢板的最大厚度为100mm,且Z向性能≥35%。
进一步的,成品钢板的屈服强度为700~760MPa、延伸率≥20%、-80℃冲击功大于等于150J。
进一步的,成品钢板的耐海洋大气腐蚀速率小于0.080mm/a,腐蚀疲劳强度≥310MPa。
本发明所述一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产方法,包括如下工艺过程:
(1)钢水冶炼;
(2)连铸;连铸中间包过热度控制在15~25℃;连铸全程保护浇注,连铸坯拉坯速度<0.9m/min,二冷水比水量0.80~0.90m3/t,连铸坯等轴晶比例>20.0%;连铸过程中采用轻压下,压下量6.0~10.0mm;
(3)连铸坯冷却;采用快速冷却,开冷温度为940~970℃,冷却速度为6.0~7.0℃/s,冷却至660~680℃后进入缓冷坑缓冷,以15.0~35.0℃/h的冷却速度冷却至150℃以下;
(4)连铸坯加热;采用分段加热工艺;连铸坯在炉温650~700℃时入炉,保温1.5h以上;900℃以下为低温段,采用慢速加热工艺,加热速度控制在3~5℃/min,加热至900℃;900℃以上为高温段,采用快速升温+短时保温工艺,以5~10℃/min的加热速度加热至1180℃~1200℃,保温2.0~4.0h;
(5)轧制;采用三阶段轧制;第一阶段轧制采用高温慢轧+大压下量工艺,轧制速度为1.0~1.2m/s,至少前三道次每道次的压下量>40mm,其余道次压下率为12%~20%,第一阶段轧制的终轧温度为1020~1050℃;第二阶段轧制的开轧温度为900~930℃,第二阶段轧制的终轧温度为860~880℃;第三阶段轧制的开轧温度为780~810℃,轧制速度为1.5~3.0m/s,道次压下率为10%~15%,第三阶段的终轧温度为730~750℃;
(6)轧后钢板冷却;采用超快冷+层流冷却的冷却工艺,超快冷时冷却速度为20.0~25.0℃/s,冷却至280~380℃后进入层流冷却;层流冷却时的冷却速度为5.0~10.0℃/s,钢板返红温度<100℃;
(7)钢板回火处理;回火温度为550~600℃,在炉时间为2.0~4.0min/mm。
进一步的,所述步骤(1)钢水冶炼的具体过程如下:
1)转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S的含量至设定范围内,并添加其它合金成分进行熔炼;
2)钢水精炼时调整其它合金成分含量至设定范围内;
3)精炼后的钢水进行RH处理,RH处理时间≥40min,RH处理时全程吹氮,控制钢中[H]≤1.0ppm,[O]≤20ppm;
4)RH处理结束前12~18min时加入Zr和B元素,且加入量为目标含量的1.1~1.3倍。
进一步的,所述步骤(5)中,连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制;第一阶段轧制过程中,每道次轧制后采用轧机冷却水水对坯料进行冷却,冷却时间为4~6s。
进一步的,所述步骤(5)中,第一阶段轧制后的待温坯料厚度为1.5~2.0倍成品钢板厚度,并对待温坯料进行喷水冷却,冷却速度为5.0~7.0℃/s,冷却至第二阶段轧制开轧温度以上10~20℃;第二阶段轧制后的待温坯料厚度为1.2~1.5倍成品钢板厚度。
本发明所述一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板中各化学成分及含量选择、各元素的作用如下:
C:碳是最为有效的淬硬性元素,能够有效提高淬火态钢板的硬度,是提高调质钢板强度最有效的合金元素;碳与铬、钼、锆属于中强碳化物形成元素,既能形成合金渗碳体,如(Fe·Cr)3C等,又能形成各自的特殊碳化物,如Cr7C3、Cr23C6、CoC、ZrC等,这些碳化物的熔点、硬度、耐磨性以及稳定性都比Fe3C高,可有效提高钢板的强度。但从改善超高强钢板的塑性、韧性与耐蚀性角度,钢中C含量应尽量控制得低一些,因此本发明C含量选择在0.008%~0.015%。
Si:硅是炼钢脱氧的必要元素,用铝脱氧时加一定量的硅能显著提高铝的脱氧能力;Si可以通过固溶强化作用提高钢板的强度;一定的Si含量可有效提高钢材耐海洋腐蚀性能;Si有助于锈层中形成更多的超顺磁性的α-FeOOH相,在形成α-FeOOH的过程中FeO6发生扭曲,在不同Cl离子环境下干/湿交替的环境有优秀的耐蚀性,并且能够细化α-FeOOH的尺寸,故一定的Si含量可有效提高钢材耐海洋腐蚀性能。本发明Si含量控制在0.40%~0.45%。
Mn:锰是提高强度和韧性的主要元素,且成本十分低廉,是钢中的主要添加元素;当C含量较低时,较高的Mn含量可有效提高钢的淬透性,并通过组织细化以及促进贝氏体转变进而提高钢板的强度;但Mn含量过高可能恶化中心偏析,使钢的热导率急剧下降、线胀系数上升,在快速加热或冷却时形成较大内应力,使工件开裂倾向增大。故本发明Mn含量选择在0.80%~1.0%。
P:磷溶于铁素体,在钢中起固溶强化和冷作硬化作用,作为合金元素加入低合金结构钢中,能提高钢的强度和耐大气腐蚀性能,因P与铁、氧等形成磷铁氧化物。P含量大于等于0.02%时可显著提高耐腐蚀性能。但提高钢的强度和硬度的最大害处是导致偏析严重、增加回火脆性,显著降低钢的塑性和韧性,需要添加镍等其他提高钢材韧性的合金元素,故本发明P含量控制在0.025%~0.035%。
S:硫在钢中偏析严重,会恶化钢的质量。硫是夹杂物形成元素,形成FeS、MnS等夹杂从而使钢材的延性降低,且夹杂物附近会成为腐蚀的发源地,不利于钢板的耐腐蚀性能。本发明将S含量控制在小于等于0.009%。
N:氮和碳一样可固溶于铁,形成间隙式的固溶体,氮扩大钢的奥氏体相区,是一种很强的形成和稳定奥氏体的元素,其效力约为镍的20倍,在一定限度内可代替一部分镍用于钢中;渗入钢表面的氮与铬、铝、钒、钛等元素可化合成极稳定的氮化物,成为表面硬化和强化元素,氮使高铬和高铬镍钢的组织致密坚实,可显著提升钢的强度和耐蚀性。但是钢中残留氮量过高会导致宏观组织疏松或气孔,故含氮钢中需加入一定的Al(控制Als/N≥6.5%),形成稳定的AlN,以避免在凝固时氮逸出形成气孔等缺陷。故本发明中N含量控制在0.008%~0.012%。
Al:铝主要用于脱氧和细化晶粒,铝与氮或氧生成有效的细小弥散物而抑制钢加热时的晶粒长大,在钢冷却时对奥氏体分解起促进作用改善钢的淬透性,还成为再结晶的形核质点,促进铁素体形核并细化晶粒。AlN本身在加热时具有高稳定性,因而可提高钢的热稳定性,有利于减弱钢的过热倾向,并可改善钢的抗氧化性;铝通过氮的较低温扩散(氮化)而生成有效的表面硬化层,提高钢的抗氧化性和耐蚀性;用铝脱氧时酌情加一定量的硅,能显著提高铝的脱氧性(控制Als+Si≥0.45%);但如果铝用量过多,会使钢产生反常组织并会促进钢的石墨化倾向。故本发明将Als含量控制在0.085%~0.10%。
Nb:Nb和Mn的复合添加(控制Mn+145Nb≥3.5%)可有效抑制轧制过程中的奥氏体的回复、再结晶等过程,一方面可提高奥氏体再结晶温度,进而提高轧制温度,减轻轧制机组负荷;另一方面可有效细化钢板的相转变组织,进而能够同时提高强度和低温冲击韧性;Nb可以防止氧化介质对钢的晶间腐蚀。本发明Nb含量控制在0.02%~0.03%。
Mo:钼对铁素体有固溶强化作用,能提高钢热强性,抗氢侵蚀的作用,提高钢的淬透性,使较大断面的零件淬深、淬透,提高钢的抗回火性或回火稳定性,使零件可以在较高温度下回火,从而更有效地消除(或降低)残余应力,提高塑性。钼的碳化物稳定,并可阻止其它碳化物析出,故细化晶粒的作用强,可降低钢的过热倾向性,提高强度、硬度、热稳定性,提高珠光体耐热钢的热强性。钼可提高含Cr、Ni钢的抗晶间腐蚀能力。但钼加入过度会使钢发生石墨化倾向,使钢材脆化,强度和塑性降低、韧性恶化,故本发明将Mo含量控制在0.50%~0.80%。
Cr:铬能提高钢材的强度和硬度,降低伸长率和断面收缩率。铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性,使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,还可以形成含铬的碳化物,从而提高材料表面的耐磨性。铬是提高钢的耐腐蚀性能元素,但是单独添加Cr有时会降低耐腐蚀性能,甚至比普通碳钢的耐蚀性还差,Cr和其他耐腐蚀的合金元素如P配合使用,可其耐腐蚀性能显著提高(控制0.035≥P/Cr≥0.015)。本发明将Cr含量控制在1.00%~1.50%。
Ni:镍在钢中能强化铁素体并细化珠光体。由于镍降低珠光体转变温度,使珠光体变细,又由于镍降低共析点的含碳量,其珠光体数量较多。Ni作为奥氏体稳定化元素,降低Ar3点温度,细化马氏体/贝氏体结构尺寸,因此Ni具有同时提高调质钢板强度、延伸率和低温韧性的功能;镍可以提高钢对疲劳的抗力并减小钢对缺口的敏感性;对于高强、超厚调质钢板,一定的Ni含量可以保证钢板具有足够的淬透性、板厚方向性能均匀的同时,确保钢板的强韧性匹配及低温韧性;Ni钢一般不易过热,所以可阻止高温时晶粒的增长,有利于晶粒细化。本发明将Ni含量控制在3.6%~4.5%。
Zr:锆是强碳化物形成元素,,可提高钢材强度,加入少量锆有脱气、净化和细化晶粒作用,有利于钢的低温性能,改善耐腐蚀性能,并可消除时效现象。本发明Zr含量控制在0.01%~0.05%。
Co:在钢中主要起固溶强化作用,能提高钢的强度和硬度,改善钢的高温性能和抗氧化及耐腐蚀的能力。Co能增加Fe原子之间的相互作用,降低Cr原子形成团簇的临界浓度,进而提高Cr原子团簇稳定性,当Co与Cr原子同时作用于钢中(控制Cr+12Co≥1.5%),其表面形成平滑的钝化膜,具有高的结构稳定性,可以很好地保护基体,因而具有优异的耐蚀性能。本发明将Co含量控制在0.05%~0.10%。
B:硼对晶界具有强化作用,是由于硼偏集于晶界上,使晶界区域的晶格缺位和空穴减少,晶界自由能降低;硼能使沿晶界的析出物降低,改善晶界状态,加入微量硼、锆或硼+锆(控制B+Zr≥0.02%)能延迟晶界上的裂纹形成过程;添加B元素在确保钢板淬透性的同时,不损害钢板的焊接性、HAZ韧性及板坯表面质量。硼元素通过晶内固溶和晶界偏析的形式改善钢的淬透性。本发明B含量控制在0.006%~0.002%。
本发明一种7000MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产过程如下:
1、按照上述成分对钢进行冶炼,具体包括:
1)在转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S等元素的含量,使其含量至设定范围内,并根据要求添加其它合金成分进行熔炼。
2)将钢水进行精炼,调整其它合金成分含量至设定范围内。
3)将精炼后的钢水进行RH处理,RH处理时间≥40min,RH处理时全程吹氮,控制钢中[H]≤1.0ppm,[O]≤20ppm。
4)在RH处理结束前12~18min时加入Zr和B元素,保证加入量为目标控制量的1.1~1.3倍。
2、将经步骤1冶炼后的钢水铸造成连铸坯,为了控制连铸坯中等轴晶的含量、细化连铸坯晶粒和减少中心偏析,连铸中间包采用低过热度,过热度为15~25℃;连铸全程保护浇注,连铸坯拉坯速度<0.9m/min,可有效控制铸坯裂纹;二冷水比水量为0.80~0.90m3/t,保证连铸坯等轴晶比例>20.0%,在连铸过程中采用轻压下,压下量为6.0~10.0mm,可有效控制中心疏松缺陷。
3、为了控制连铸坯晶粒度、提高铸坯细晶含量,对连铸坯进行快速冷却,开冷温度为940~970℃,冷却速度为6.0~7.0℃/s;冷却至660~680℃后进入缓冷坑缓冷,为了减少连铸坯的内应力、控制铸坯裂纹,连铸坯以15.0~35.0℃/h冷却速度冷却至150℃以下。
4、将步骤3所得连铸坯送入加热炉进行加热。加热采用分段加热工艺,在炉温650~700℃时入炉,保温1.5h以上,进一步释放连铸坯的内应力,使连铸坯厚度方向温度均匀。低温段(900℃以下)采用慢速加热工艺,以进一步释放连铸坯冷却过程中的内应力,并减小铸坯在升温过程中形成的热应力,同时使钢中析出相充分回溶,以控制原始奥氏体晶粒的细化,加热速度控制在3~5℃/min,加热至900℃。高温段(900℃以上)采用快速升温、短时保温的工艺,以防止奥氏体晶粒的过份长大,加热速度控制在5~10℃/min,加热至1180℃~1200℃,保温时间2.0~4.0h。
5、将连铸坯经三阶段轧制轧制为成品钢板。第一阶段轧制时,为了充分破碎连铸坯的柱状晶,采用高温慢轧+大压下量工艺,连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制,轧制速度为1.0~1.2m/s,道次压下率12%~20%,第一阶段轧制过程中,每道次轧制后采用轧机冷却水对钢坯进行冷却,冷却时间4~6s,第一阶段轧制的终轧温度为1020~1050℃,第一阶段轧制后的待温坯料厚度为1.5~2.0倍成品钢板厚度。为了抑制中间坯晶粒的长大,对待温坯料采用喷水冷却,冷却速度5.0~7.0℃/s,冷却至第二阶段轧制开轧温度以上10~20℃;第二阶段轧制的开轧温度为900~930℃,第二阶段轧制的终轧温度为860~880℃,待温坯料厚度为1.2~1.5倍成品钢板厚度;第三阶段轧制的开轧温度780~810℃,轧制速度为1.5~3.0m/s,道次压下率为10~15%,第三阶段的终轧温度为730~750℃。
6、轧后钢板采用超快速冷却(UCC,简称超快冷)+层流冷却(ACC)的冷却工艺,UCC冷却速度20.0~25.0℃/s,冷却至280~380℃后采用ACC冷却,ACC冷却速度5.0~10.0℃/s,钢板返红温度<100℃,可以保持轧后细小的晶粒,防止晶粒长大。
7、将冷却后的钢板进行回火处理,回火温度550~600℃,在炉时间2.0~4.0min/mm。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
各实施例钢中化学成分如表1所示,连铸工艺参数如表2所示,加热工艺参数如表3所示,第一阶段轧制工艺参数如表4所示,第二、三阶段轧制工艺参数如表5所示,冷却工艺参数如表6所示,成品钢板性能如表7所示。
表1钢中化学成分,Wt%(比值除外)
表2连铸工艺参数
表3加热工艺参数
表4第一阶段轧制工艺参数
表5第二、三阶段轧制工艺参数
表6冷却工艺参数
表7成品钢板性能
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,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,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板,其特征在于,钢板化学成分按重量百分比计为C:0.008%~0.015%,Si:0.40%~0.45%,Mn:0.80%~1.00%,P:0.025%~0.035%,S≤0.009%,Nb:0.02%~0.03%,Mo:0.50%~0.80%,Cr:1.00%~1.50%,Ni:3.6%~4.5%,Zr:0.01%~0.05%,Co:0.05%~0.10%,Als:0.085%~0.10%,B:0.0006%~0.002%,N:0.008%~0.012%;其中,Mn+145Nb≥3.5%,Als/N≥6.5,Als+Si≥0.45%,Cr+12Co≥1.5%,B+Zr≥0.02%,0.035≥P/Cr≥0.015;其余为Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板,其特征在于,成品钢板的最大厚度为100mm,且Z向性能≥35%。
3.根据权利要求1所述的一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板,其特征在于,成品钢板的屈服强度为700~760MPa、延伸率≥20%、-80℃冲击功大于等于150J。
4.根据权利要求1所述的一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板,其特征在于,成品钢板的耐海洋大气腐蚀速率小于0.080mm/a,腐蚀疲劳强度≥310MPa。
5.如权利要求1~4任意一种所述700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产方法,其特征在于,包括如下工艺过程:
(1)钢水冶炼;
(2)连铸;连铸中间包过热度控制在15~25℃;连铸全程保护浇注,连铸坯拉坯速度<0.9m/min,二冷水比水量0.80~0.90m3/t,连铸坯等轴晶比例>20.0%;连铸过程中采用轻压下,压下量6.0~10.0mm;
(3)连铸坯冷却;采用快速冷却,开冷温度为940~970℃,冷却速度为6.0~7.0℃/s,冷却至660~680℃后进入缓冷坑缓冷,以15.0~35.0℃/h的冷却速度冷却至150℃以下;
(4)连铸坯加热;采用分段加热工艺;连铸坯在炉温650~700℃时入炉,保温1.5h以上;900℃以下为低温段,采用慢速加热工艺,加热速度控制在3~5℃/min,加热至900℃;900℃以上为高温段,采用快速升温+短时保温工艺,以5~10℃/min的加热速度加热至1180℃~1200℃,保温2.0~4.0h;
(5)轧制;采用三阶段轧制;第一阶段轧制采用高温慢轧+大压下量工艺,轧制速度为1.0~1.2m/s,道次压下率为12%~20%,第一阶段轧制的终轧温度为1020~1050℃;第二阶段轧制的开轧温度为900~930℃,第二阶段轧制的终轧温度为860~880℃;第三阶段轧制的开轧温度为780~810℃,轧制速度为1.5~3.0m/s,道次压下率为10%~15%,第三阶段的终轧温度为730~750℃;
(6)轧后钢板冷却;采用超快冷+层流冷却的冷却工艺,超快冷时冷却速度为20.0~25.0℃/s,冷却至280~380℃后进入层流冷却;层流冷却时的冷却速度为5.0~10.0℃/s,钢板返红温度<100℃;
(7)钢板回火处理;回火温度为550~600℃,在炉时间为2.0~4.0min/mm。
6.根据权利要求5所述一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产方法,其特征在于,所述步骤(1)钢水冶炼的具体过程如下:
1)转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S的含量至设定范围内,并添加其它合金成分进行熔炼;
2)钢水精炼时调整其它合金成分含量至设定范围内;
3)精炼后的钢水进行RH处理,RH处理时间≥40min,RH处理时全程吹氮,控制钢中[H]≤1.0ppm,[O]≤20ppm;
4)RH处理结束前12~18min时加入Zr和B元素,且加入量为目标含量的1.1~1.3倍。
7.根据权利要求5所述一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产方法,其特征在于,所述步骤(5)中,连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制;第一阶段轧制过程中,每道次轧制后采用轧机冷却水水对坯料进行冷却,冷却时间为4~6s。
8.根据权利要求5所述一种700MPa级海洋工程用高强耐蚀钢板的生产方法,其特征在于,所述步骤(5)中,第一阶段轧制后的待温坯料厚度为1.5~2.0倍成品钢板厚度,并对待温坯料进行喷水冷却,冷却速度为5.0~7.0℃/s,冷却至第二阶段轧制开轧温度以上10~20℃;第二阶段轧制后的待温坯料厚度为1.2~1.5倍成品钢板厚度。
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