CN105779865B - 一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法，其厚度规格为6‑12mm，钢板化学成分质量百分比为：C 0.09~0.15%，Si 0.10~0.40%，Mn 1.20~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als 0.015~0.055%，Nb 0.010~0.035%，V 0.010~0.035%，Ti 0.005~0.020%，Ceq≤0.43，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明采用Nb+V+Ti微合金化元素、250mm厚连铸坯、控轧工艺生产355MPa级海洋工程用钢板，去掉了传统的正火工艺，缩短了生产周期，降低了生产成本，力学性能稳定。

Description

一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法。

背景技术

国内造船及海洋工程装备制造业发展迅速，造船完工量、新接订单量、手持订单量多年来均位居世界前列。随着海洋资源开发的不断发展，海洋工程装备制造业对海洋平台用钢的需求前景看好。

海洋平台用钢板的各项技术指标要求极高，须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性、耐海水腐蚀以及好的冷加工性等性能。国产海洋平台用钢板己经广泛采用，主要包括AH36、DH36、EH36、DH36-Z35、EH36-Z35等牌号。

海洋平台是在海上进行作业的特殊场所，海洋平台服役期比船舶类高50%，要求海洋平台用钢板具有稳定的力学性能，其交货状态以正火工艺为主。但对于海洋平台上部非关键部位，则完全可以采用控轧状态薄规格钢板。

发明内容

本发明提供了一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法，采用Nb+V+Ti微合金化元素、250mm厚连铸坯、控轧工艺生产355MPa级海洋工程用钢板，去掉了传统的正火工艺，缩短了生产周期，降低了生产成本，力学性能稳定。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种薄规格海洋工程用钢板，其厚度规格为6-12mm，钢板化学成分质量百分比为：C 0.09-0.15%，Si 0.10-0.40%，Mn 1.20-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als 0.015-0.055%，Nb 0.010-0.035%，V 0.010-0.035%，Ti 0.005-0.020%，Ceq≤0.43，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明钢板中各合金成分的作用机理如下：

碳：C是钢铁材料传统、经济的强化元素，对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很大。随碳含量的增加，强度提高，而冲击韧性则明显下降，并对焊接性能产生不利影响。由于海洋平台用钢板对Ceq和Pcm均有要求，C含量不能过高，优选C含量控制在0.09-0.15%。

硅：Si是炼钢主要的脱氧元素，为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05%以上，但若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.10-0.40%。

锰：Mn是保证钢的强度和韧性的必要元素，也是良好的脱氧剂，但锰含量过高会造成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题，并对钢板的焊接性能产生不利影响。因此优选Mn含量为1.2-1.60%。

磷：P是造成钢较严重偏析的有害元素，增加钢的脆性，尤其是低温脆性，对冲击韧性带来不利影响，本发明的P含量控制在0.015%以下。

硫：S是残存在钢中的有害元素之一，会增加钢的热脆性，降低钢的延展性及韧性，对焊接也有不利影响。本发明的S含量控制在0.005%以下。

铝：Al是一种强脱氧剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，但超过0.08%时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。因此优选Al含量为0.015-0.055%。

铌：Nb和碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极稳定的化合物。Nb能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，能提高钢的强度和韧性。本发明的Nb含量控制在0.010-0.035%。

钒：V能细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和低温韧性，改善钢的焊接性能，也能增加钢的热强性和蠕变的抗力。但钒含量不宜过高，过高则降低钢的韧性，不利于钢的蠕变性能。本发明的V含量控制在0.010-0.035%。

钛：Ti不仅能提高钢的强度、细化晶粒、降低时效敏感性和冷脆性，而且少量的钛还能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而发挥作用，小于0.005%时效果小，超过0.04%时易形成大颗粒TiN而失去效果。因此优选Ti含量为0.005-0.020%。

本发明钢板的生产工艺流程为：

高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→钢板空冷→成品取样检验→入库。

其生产工艺条件为：

铁水P≤0.10%，As≤0.006%，铁水脱S扒渣后，铁水裸露面积大于2/3，S≤0.005％；

出钢时间不小于4.5分钟，CAS站吹氩时间≥12 min（含出钢吹氩）；

钢水经LF精炼后，进行RH真空处理，真空度≤100Pa，真空处理时间≥15min；

将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍达到中心偏析C类1.5、中心疏松0.5；

板坯检查清理后装炉加热，加热时间9-10min/cm，除磷后温度1020-1100℃；

粗轧开轧温度1020-1120℃，至少1个道次压下量≥30mm，中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；

精轧开轧温度870℃±20℃，终轧温度控制在850±20℃；

轧制完成后钢板空冷至室温。

本发明的有益效果为：可生产钢板的厚度规格为6-12mm，采用Nb+V+Ti微合金化元素、250mm厚连铸坯、控轧工艺生产355MPa级海洋工程用钢板，去掉了传统的正火工艺，缩短了生产周期，降低了生产成本，并可以保证力学性能稳定：下屈服强度365-440MPa，抗拉强度500-580MPa，断后伸长率25-35%，-20℃下夏比V型横向冲击功平均在160J以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1 一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法

根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在210吨转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成250mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上轧制6mm钢板。其生产工艺流程为：

高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→钢板空冷→成品取样检验→入库。

具体条件如下：

铁水P=0.09%，As=0.005%，铁水脱S扒渣后，铁水裸露面积大于2/3，S=0.004％；

出钢时间5分钟，CAS站吹氩时间13 min（含出钢吹氩）；

钢水经LF精炼后，进行RH真空处理，真空度90Pa，真空处理时间15min；

将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍中心偏析C类1.5、中心疏松0.5；

板坯检查清理后装炉加热，加热时间235min，除磷后温度1050℃；

粗轧开轧温度1070℃，2个道次压下量≥30mm，中间坯厚度30mm；

精轧开轧温度880℃，终轧温度860℃；

轧制完成后钢板空冷至室温。

钢板的化学成分为：C 0.12%，Si 0.21%，Mn 1.41%，P 0.013%，S 0.004%，Als0.030%，Nb 0.019%，V 0.020%，Ti 0.015%，Ceq 0.36%，Pcm 0.20%。

钢板的性能情况见表1。

表1 钢板的性能情况

实施例2 一种薄规格海洋工程用钢板及其制备方法

根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在210吨转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成250mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上轧制12mm钢板。其生产工艺流程为：

高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→钢板空冷→成品取样检验→入库。

具体条件如下：

铁水P=0.09%，As=0.005%，铁水脱S扒渣后，铁水裸露面积大于2/3，S=0.004％；

出钢时间5分钟，CAS站吹氩时间13 min（含出钢吹氩）；

钢水经LF精炼后，进行RH真空处理，真空度90Pa，真空处理时间15min；

将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍中心偏析C类1.5、中心疏松0.5；

板坯检查清理后装炉加热，加热时间240min，除磷后温度1060℃；

粗轧开轧温度1080℃，2个道次压下量≥30mm，中间坯厚度50mm；

精轧开轧温度875℃，终轧温度860℃；

轧制完成后钢板空冷至室温。

钢板的化学成分为：C 0.12%，Si 0.21%，Mn 1.41%，P 0.013%，S 0.004%，Als0.030%，Nb 0.019%，V 0.020%，Ti 0.015%，Ceq 0.36%，Pcm 0.20%。

钢板的性能情况见表2。

表2 钢板的性能情况

Claims (3)

1.一种薄规格海洋工程用钢板，其特征在于，薄规格海洋工程用钢板的厚度规格为6-12mm，钢板化学成分质量百分比为：C 0.09-0.15%，Si 0.10-0.40%，Mn 1.20-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als 0.015-0.055%，Nb 0.010-0.035%，V 0.010-0.035%，Ti 0.005-0.020%，Ceq≤0.43，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质；

生产工艺的步骤如下：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→钢板空冷→成品取样检验→入库；

所述高炉铁水中P≤0.10%，As≤0.006%，铁水脱S扒渣后，铁水裸露面积大于2/3，S≤0.005％；

出钢时间不小于4.5分钟，CAS站吹氩时间≥12 min；

钢水经LF精炼后，进行RH真空处理，真空度≤100Pa，真空处理时间≥15min；

将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍达到中心偏析C类1.5、中心疏松0.5；

板坯检查清理后装炉加热，加热时间9-10min/cm，除磷后温度1020-1100℃；

粗轧开轧温度1020-1120℃，至少1个道次压下量≥30mm，中间坯厚度≥2倍成品钢板的厚度；

精轧开轧温度870℃±20℃，终轧温度控制在850±20℃；

轧制完成后钢板空冷至室温。

2.根据权利要求1所述的薄规格海洋工程用钢板，其特征在于，薄规格海洋工程用钢板的厚度规格为6mm，钢板的化学成分为：C 0.12%，Si 0.21%，Mn 1.41%，P 0.013%，S 0.004%，Als 0.030%，Nb 0.019%，V 0.020%，Ti 0.015%，Ceq 0.36%，Pcm 0.20%；

生产工艺的步骤如下：

高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→钢板空冷→成品取样检验→入库；

具体条件如下：

铁水P=0.09%，As=0.005%，铁水脱S扒渣后，铁水裸露面积大于2/3，S=0.004％；

出钢时间5分钟，CAS站吹氩时间13 min，含出钢吹氩；

钢水经LF精炼后，进行RH真空处理，真空度90Pa，真空处理时间15min；

将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍中心偏析C类1.5、中心疏松0.5；

板坯检查清理后装炉加热，加热时间235min，除磷后温度1050℃；

粗轧开轧温度1070℃，2个道次压下量≥30mm，中间坯厚度30mm；

精轧开轧温度880℃，终轧温度860℃；

轧制完成后钢板空冷至室温。

3.根据权利要求1所述的薄规格海洋工程用钢板，其特征在于，薄规格海洋工程用钢板的厚度规格为12mm，钢板的化学成分为：C 0.12%，Si 0.21%，Mn 1.41%，P 0.013%，S0.004%，Als 0.030%，Nb 0.019%，V 0.020%，Ti 0.015%，Ceq 0.36%，Pcm 0.20%；

生产工艺的步骤如下：

高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→钢板空冷→成品取样检验→入库；

具体条件如下：

铁水P=0.09%，As=0.005%，铁水脱S扒渣后，铁水裸露面积大于2/3，S=0.004％；

出钢时间5分钟，CAS站吹氩时间13 min，含出钢吹氩；

钢水经LF精炼后，进行RH真空处理，真空度90Pa，真空处理时间15min；

将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍中心偏析C类1.5、中心疏松0.5；

板坯检查清理后装炉加热，加热时间240min，除磷后温度1060℃；

粗轧开轧温度1080℃，2个道次压下量≥30mm，中间坯厚度50mm；

精轧开轧温度875℃，终轧温度860℃；

轧制完成后钢板空冷至室温。