CN103343285A - 一种690级超高强度海洋工程用钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高强度海洋用钢领域，尤其涉及一种690级超高强度海洋工程用钢板及其生产方法，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C0.14~0.18%、Si0.20~0.35%、Mn 1.1~1.25%、Nb0.01~0.03%、P≤0.02%、S≤0.005%、Nb 0.010~0.03%、V 0.035~0.045%、Ti 0.005~0.015%、其中Nb+V+Ti≤0.12%，并将TMCP轧制、缓冷以及热处理方面参数进行优化。与现有技术相比，本发明的优点是：力学性能为屈服强度值695~760 MPa，抗拉强度780~920 MPa，延伸率15.8-20.4%，Z向断面收缩率平均值≥35%。

Description

一种690级超高强度海洋工程用钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及高强度钢材领域，尤其涉及一种690级超高强度海洋工程用钢板及其生产方法。

背景技术

随着世界经济的繁荣和对石油需求量的增加，据我国海洋石油2015年远景规划，中国还要增加5000万吨的海洋石油产量。未来5年，我国将有30多个油田待开发，需建造70多座平台，新建和改造10多艘FPSO，其中中海油需建造55座海洋平台，6艘FPSO，4个陆地终端、铺设海底管线1000多公里，投资总量每年将以数百亿元以上递增。至2015年，我国海洋工程用钢需求量可达到180万吨左右，其中普通强度钢需求约50-55万吨左右，高强度钢需求约100-115万吨左右，特殊高强度钢需求约10万吨左右。

690级海工钢就属于海洋工程用钢中高强度、高难度、高附加值产品的代表，其工艺流程顺序为：冶炼－铸坯－加热－除鳞－TMCP轧制－矫直－缓冷－调质－剪切－入库。其化学成分及现有技术工艺参数为：

1）C: ≤0.18%、Si：≤0.55%、Mn：0.90-1.60%、Nb:0.02-0.05%、P≤0.02%、S≤0.020%、Nb+V+Ti≤0.12%。

2）钢坯加热温度为1170～1220℃，加热时间为9～11min/cm；热轧工艺为两阶段轧制(再结晶区和未再结晶区)，开轧温度>1100℃，二阶段开轧温度830℃，二阶段总压下量>60％，终轧温度780~810℃。

3）控冷工艺：冷却方式为在线ACC冷却，控制入水温度760～780℃，冷速为4～10℃/s，返红温度580~620℃。

4）缓冷工艺：将厚度≥25mm的超高强度海工钢放置于平整地面进行堆垛缓冷。堆垛温度250~350℃，缓冷时间≥24小时。

5）热处理工艺：

淬火：900±10℃，在炉时间：2min/mm，水冷。

回火：650±10℃，在炉时间：4min/mm，空冷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种690级超高强度海洋工程用钢板及其生产方法，优化成分和工艺流程，使各项性能指标满足海洋工程用钢的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种690级超高强度海洋工程用钢板的生产方法，其工艺流程顺序为：冶炼－铸坯－加热－除鳞－TMCP轧制－矫直－缓冷－调质－剪切－入库，针对成分设计、TMCP轧制、缓冷以及调质方面的参数进行优化，其具体控制手段如下：

1）冶炼成分设计（wt%）：C 0.14~0.18%、Si 0.20~0.35%、Mn 1.1~1.25%、Nb 0.01~0.03%、P≤0.02%、S≤0.005%、Nb 0.010~0.03%、V 0.035~0.045%、Ti 0.005~0.015%、其中Nb+V+Ti≤0.12%，其余为铁及不可避免微量杂质；

2）TMCP轧制中，钢坯加热温度为1170～1220℃，加热时间为10min/cm；热轧工艺分为再结晶区和未再结晶区的两阶段轧制，第一阶段开轧温度>1100℃，第二阶段开轧温度为800~830℃，第二阶段总压下量>60％，终轧温度780~810℃；轧后控冷的冷却方式为在线ACC冷却，控制入水温度为760～780℃，冷速为4～10℃/s，返红温度510~540℃；

3）缓冷工艺中：将厚度≥25mm的超高强度海工钢放置于平整地面进行堆垛缓冷，堆垛温度250~350℃，缓冷时间≥24小时；

4）调质工艺中：包括淬火和回火，其中淬火温度为910~930℃，在炉时间：2.5min/mm，水冷；回火温度为610~630℃，在炉时间按钢板厚度为5min/mm，空冷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：经过批量试制的690级超高强度海洋工程用钢板，各项性能指标均达到用户理想要求，其力学性能为屈服强度值695~760 MPa，抗拉强度780~920 MPa，延伸率15.8-20.4%，Z向断面收缩率平均值≥35%。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

本发明的一种690级超高强度海洋工程用钢板的生产方法，其热轧工艺流程顺序为：冶炼－铸坯－加热－除鳞－TMCP轧制－矫直－缓冷－调质－剪切－入库，其具体控制手段如下：

1）冶炼成分设计（wt%）：C 0.14%、Si 0.35%、Mn 1.25%、Nb0.03%、P 0.015%、S 0.005%、Nb 0.015%、V 0.035%、Ti 0.005%，其中Nb+V+Ti≤0.12%，其余为铁及不可避免微量杂质；

2）浇铸，保真空破坏后，在1545~1550℃温度范围内浇铸连铸坯，产品目标厚度80mm，连铸坯厚度为300mm；

3）加热，考虑到Nb(CN)完全固溶温度为1100-1200℃，同时为降低变形抗力和确保后续控制轧制的效果，将钢坯加热温度确定在1150-1250℃；

4）除磷，高压水水压控制在18-22Mpa，一次除鳞即可除净表面氧化铁皮；

5）TMCP轧制中，钢坯加热温度为1170℃，加热时间为10min/cm；热轧工艺分为再结晶区和未再结晶区的两阶段轧制，第一阶段开轧温度为1120℃，第二阶段开轧温度为823℃，第二阶段总压下量为65％，终轧温度810℃；轧后控冷的冷却方式为在线ACC冷却，控制入水温度为780℃，冷速为6℃/s，返红温度540℃；

6）矫直，TMCP轧制后，采用三道次往复矫直，确保板形良好；

7）缓冷工艺：将厚度为80mm的超高强度海工钢放置于平整地面进行堆垛缓冷，堆垛温度350℃，缓冷时间24小时；

8）调质工艺：包括淬火和回火，其中淬火温度为920℃，在炉时间：2.5min/mm（80mm对应200min），水冷；回火温度为620℃，在炉时间为5min/mm（400min），空冷。

对产品检验后，其力学性能为屈服强度值695 MPa，抗拉强度920 MPa，延伸率20.4%，Z向断面收缩率平均值35%，满足用户要求。

实施例2

本发明的一种690级超高强度海洋工程用钢板的生产方法，其热轧工艺流程顺序为：冶炼－铸坯－加热－除鳞－TMCP轧制－矫直－缓冷－调质－剪切－入库，其具体控制手段如下：

1）冶炼成分设计（wt%）：C 0.14%、Si 0.25%、Mn 1.30%、Nb0.02%、P 0.011%、S 0.002%、Nb 0.02%、V 0.040%、Ti 0.010%，其中Nb+V+Ti≤0.12%，其余为铁及不可避免微量杂质；

2）浇铸，保真空破坏后，在1545~1550℃温度范围内浇铸连铸坯，产品目标厚度80mm，连铸坯厚度为300mm；

3）加热，考虑到Nb(CN)完全固溶温度为1100-1200℃，同时为降低变形抗力和确保后续控制轧制的效果，将钢坯加热温度确定在1150-1250℃；

4）除磷，高压水水压控制在18-22Mpa，一次除鳞即可除净表面氧化铁皮；

5）TMCP轧制中，钢坯加热温度为1183℃，加热时间为10min/cm；热轧工艺分为再结晶区和未再结晶区的两阶段轧制，第一阶段开轧温度为1140℃，第二阶段开轧温度为815℃，第二阶段总压下量为65％，终轧温度801℃；轧后控冷的冷却方式为在线ACC冷却，控制入水温度为772℃，冷速为7℃/s，返红温度536℃；

6）矫直，TMCP轧制后，采用三道次往复矫直，确保板形良好；

7）缓冷工艺：将厚度为80mm的超高强度海工钢放置于平整地面进行堆垛缓冷，堆垛温度300℃，缓冷时间24小时；

8）调质工艺：包括淬火和回火，其中淬火温度为920℃，在炉时间：2.5min/mm（80mm对应200min），水冷；回火温度为620℃，在炉时间为5min/mm（400min），空冷。

对产品检验后，其力学性能为屈服强度值708 MPa，抗拉强度791 MPa，延伸率17.8%，Z向断面收缩率平均值36%，满足用户要求。

实施例3

本发明的一种690级超高强度海洋工程用钢板的生产方法，其热轧工艺流程顺序为：冶炼－铸坯－加热－除鳞－TMCP轧制－矫直－缓冷－调质－剪切－入库，其具体控制手段如下：

1）冶炼成分设计（wt%）：C 0.14%、Si 0.26%、Mn 1.28%、Nb0.02%、P 0.013%、S 0.002%、Nb 0.026%、V 0.042%、Ti 0.012%，其中Nb+V+Ti≤0.12%，其余为铁及不可避免微量杂质；

2）浇铸，保真空破坏后，在1545~1550℃温度范围内浇铸连铸坯，产品目标厚度80mm，连铸坯厚度为300mm；

3）加热，考虑到Nb(CN)完全固溶温度为1100-1200℃，同时为降低变形抗力和确保后续控制轧制的效果，将钢坯加热温度确定在1150-1250℃；

4）除磷，高压水水压控制在18-22Mpa，一次除鳞即可除净表面氧化铁皮；

5）TMCP轧制中，钢坯加热温度为1180℃，加热时间为10min/cm；热轧工艺分为再结晶区和未再结晶区的两阶段轧制，第一阶段开轧温度为1130℃，第二阶段开轧温度为819℃，第二阶段总压下量为65％，终轧温度808℃；轧后控冷的冷却方式为在线ACC冷却，控制入水温度为778℃，冷速为7℃/s，返红温度540℃；

6）矫直，TMCP轧制后，采用三道次往复矫直，确保板形良好；

7）缓冷工艺：将厚度为80mm的超高强度海工钢放置于平整地面进行堆垛缓冷，堆垛温度300℃，缓冷时间24小时；

8）调质工艺：包括淬火和回火，其中淬火温度为920℃，在炉时间：2.5min/mm（80mm对应200min），水冷；回火温度为620℃，在炉时间为5min/mm（400min），空冷。

对产品检验后，其力学性能为屈服强度值714 MPa，抗拉强度799 MPa，延伸率19.2%，Z向断面收缩率平均值35%，满足用户要求。

Claims (1)

1.一种690级超高强度海洋工程用钢板的生产方法，其工艺流程顺序为：冶炼－铸坯－加热－除鳞－TMCP轧制－矫直－缓冷－调质－剪切－入库，其特征在于，针对成分设计、TMCP轧制、缓冷以及调质方面的参数进行优化，其具体控制手段如下：

1）冶炼成分设计（wt%）：C 0.14~0.18%、Si 0.20~0.35%、Mn 1.1~1.25%、Nb 0.01~0.03%、P≤0.02%、S≤0.005%、Nb 0.010~0.03%、V 0.035~0.045%、Ti 0.005~0.015%、其中Nb+V+Ti≤0.12%，其余为铁及不可避免微量杂质；

2）TMCP轧制中，钢坯加热温度为1170～1220℃，加热时间为10min/cm；热轧工艺分为再结晶区和未再结晶区的两阶段轧制，第一阶段开轧温度>1100℃，第二阶段开轧温度为800~830℃，第二阶段总压下量>60％，终轧温度780~810℃；轧后控冷的冷却方式为在线ACC冷却，控制入水温度为760～780℃，冷速为4～10℃/s，返红温度510~540℃；

3）缓冷工艺中：将厚度≥25mm的超高强度海工钢放置于平整地面进行堆垛缓冷，堆垛温度250~350℃，缓冷时间≥24小时；

4）调质工艺中：包括淬火和回火，其中淬火温度为910~930℃，在炉时间：2.5min/mm，水冷；回火温度为610~630℃，在炉时间按钢板厚度为5min/mm，空冷。