CN103436784B

CN103436784B - 一种海洋平台用钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN103436784B
Application number: CN201310423507.3A
Authority: CN
Inventors: 王焕洋; 孙风晓; 徐洪庆; 李旺生; 李敏; 王勇; 朱延山
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: CN103436784A

Abstract

本发明提供一种海洋平台用钢板及其制造方法，本发明通过Nb/V/Ti/Ni微合金化、低碳当量Ceq、低焊接裂纹敏感性指数Pcm、大厚度连铸坯、粗轧大压下量、控轧控冷及正火热处理工艺，生产大厚度高韧性海洋平台用钢板，生产成本较低，-40℃中心横向冲击性能良好。

Description

一种海洋平台用钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种海洋平台用钢板及其制造方法。

背景技术

随着国内海洋石油和天然气的加速开发，推动了海洋工程装备制造业的发展，海洋工程用钢板需求前景看好。

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，EH36以下级别基本实现国产化，占平台用钢量的90%，但关键部位所用大厚度、高强度钢材仍依赖进口。随着海洋平台结构向大型化发展，所需钢板厚度随之增大，对海洋平台用钢板的性能提出了更高的要求。

在此背景下，急需进行高性能海洋平台用钢板的研发与推广，尤其是开发大厚度高韧性海洋平台用钢板尤为迫切。

申请号为201110355557.3的专利申请公开了一种大厚度海洋工程用钢板及其生产方法，其化学成分质量百分比为：C：0.07%~0.09%，Si：0.15%~0.40%，Mn：1.40%~1.50%，P≤0.012%，S≤0.005%，Ni：0.60%~0.70%，Nb：0.030%~0.040%，Al：0.020%~0.045%，Mo：0.13%~0.17%，V：0.04%~0.05%，Ti：0.012%~0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；该发明采用电炉冶炼，连铸坯厚度为330mm，钢板采用再结晶和未再结晶两阶段轧制+淬火、回火处理。上述专利添加了Ni(0.60%~0.70%)、Mo(0.13%~0.17%)，Ni、Mo合金的价格较贵，成本较高，且采用淬火+回火工艺，生产周期长。

申请号为201210182698.4的专利申请公开了一种高性能海洋平台用钢及其生产方法，当钢板厚度为40~100mm时，钢板的重量百分比化学成分组成为：C：0.10%~0.12%，Si：0.20%~0.50%，Mn：1.50%~1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，V：0.070%~0.075%，Nb：0.030%~0.040%，Ti≤0.050%，Al：0.020%~0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；该发明采用电炉冶炼，＜90mm钢板采用300mm连铸坯，≥90mm钢板采用锭模浇铸，钢板采用再结晶和未再结晶两阶段轧制，正火热处理+正火后水冷。上述专利添加了较多的Mn、V、Ti，≥90mm钢板采用模铸，且正火后水冷，工艺成本高，生产周期长；-20℃中心横向冲击性能较好，-40℃中心横向冲击性能未知，不能确定能否满足-20℃以下的使用环境要求。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种海洋平台用钢板及其制造方法，本发明通过Nb/V/Ti/Ni微合金化、低碳当量Ceq、低焊接裂纹敏感性指数Pcm、大厚度连铸坯、粗轧大压下量、控轧控冷及正火热处理工艺，生产大厚度高韧性海洋平台用钢板，生产成本较低，-40℃中心横向冲击性能良好。

本发明的一种海洋平台用钢板及其制造方法技术方案为，所述钢板厚度规格为（60,100]mm，钢板化学成分质量百分比为：C：0.10~0.15%，Si：0.20~0.50%，Mn：1.30~1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Al：0.015~0.055%，Nb：0.030~0.060%，V：0.040~0.080%，Ti：0.008~0.020%，Ni：0.20~0.40%，Nb+V+Ti≤0.12%，Ceq≤0.43，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的，钢板厚度规格为100mm，钢板化学成分质量百分比为：C：0.12%，Si：0.27%，Mn：1.45%，P：0.014%，S：0.003%，Al：0.033%，Nb：0.043%，V：0.062%，Ti：0.015%，Ni：0.31%，Ceq：0.416，Pcm：0.221%，余量为Fe及不可避免的杂质。

钢板下屈服强度365~435MPa，抗拉强度510~570MPa，断后伸长率24~35%，-40℃下比冲击吸收功纵向平均在180J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在43％以上。

该海洋平台用钢板的制造方法，工艺步骤包括：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轧机粗轧、4300轧机控轧、Mulpic控冷、钢板堆垛缓冷、探伤、正火、成品取样检验、入库。

具体工艺条件为：

（1）铁水预脱硫，入炉铁水S≤0.003%，转炉冶炼钢水，钢水经LF、RH精炼，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成300mm厚板坯，下线堆垛缓冷72小时以上；

（2）板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9~1.0min/mm，出炉温度1100~1180℃；

（3）板坯经高压水除鳞，高压水压力为19~20Mpa，进入4300mm轧机轧制；

（4）粗轧阶段提高道次压下量，至少有2个道次压下量≥30mm；

（5）精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在810±10℃；

（6）轧后立即水冷，终冷温度600~650℃，冷却速率4~8℃/s；

（7）正火处理温度：900±10℃；保温时间：1.5min/mm+10min。

优选的，步骤（1）钢水经LF、RH精炼，[N]：25ppm，[O]：20ppm，[H]：1.2ppm，将钢水浇铸成300mm厚板坯，下线堆垛缓冷72小时以上。

步骤（2）板坯检查清理后装炉加热，加热时间285min，出炉温度1170℃。

步骤（5）精轧时钢板终轧温度控制在810℃。

步骤（6）轧后立即水冷，终冷温度630℃，冷却速率5.8℃/s。

步骤（7）正火处理温度：900℃；保温时间：160min。

本发明的有益效果为：本发明生产的大厚度高韧性海洋平台用钢板，可生产的最大厚度为100mm；本钢板采用Nb、V、Ti微合金成分，添加少量的Ni，通过低碳当量Ceq、低焊接裂纹敏感性指数Pcm、大厚度连铸坯、粗轧大压下量、控轧控冷及正火热处理工艺，降低了生产成本，并可以保证力学性能均匀：下屈服强度365~435MPa，抗拉强度510~570MPa，断后伸长率24~35%，-40℃下比冲击吸收功纵向平均在180J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在43％以上。。

附图说明：

图1所示为实施例1中100mm钢板近表面的100X微观组织图；

图2所示为实施例1中100mm钢板四分之一处100X微观组织图；

图3所示为实施例1中100mm钢板中心处100X微观组织图；

图4所示为实施例1中100mm钢板近表面的500X微观组织图；

图5所示为实施例1中100mm钢板四分之一处500X微观组织图；

图6所示为实施例1中100mm钢板中心处500X微观组织图；

图7所示为实施例2中80mm钢板近表面的100X微观组织图；

图8所示为实施例2中80mm钢板四分之一处100X微观组织图；

图9所示为实施例2中80mm钢板中心处100X微观组织图；

图10所示为实施例2中80mm钢板近表面的500X微观组织图；

图11所示为实施例2中80mm钢板四分之一处500X微观组织图；

图12所示为实施例2中80mm钢板中心处500X微观组织图。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

实施例１

本发明的工艺流程为：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轧机粗轧→4300轧机控轧→Mulpic控冷→钢板堆垛缓冷→探伤→正火→成品取样检验→入库。

根据本发明提供的化学成分范围，按照上述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300mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上轧制100mm钢板。

钢板的化学成分见表1；

表1

。

加热、轧制、正火工艺参数见表2；

表2

。

钢板的性能情况见表3；

表3

。

钢板微观组织见说明书附图1-6。

实施例2

根据本发明提供的化学成分范围，按照上述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300mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上轧制80mm钢板。

钢板的化学成分见表4；

表4

。

加热、轧制、正火工艺参数见表5；

表5

。

钢板的性能情况见表6；

表6

。

钢板微观组织见说明书附图7-12。

Claims

1.一种海洋平台用钢板，其特征在于，钢板厚度规格为（80，100]mm，钢板化学成分质量百分比为：C：0.10~0.15%，Si：0.20~0.50%，Mn：1.30~1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Al：0.015~0.055%，Nb：0.030~0.060%，V：0.040~0.080%，Ti：0.008~0.020%，Ni：0.20~0.40%，Nb+V+Ti≤0.12%，Ceq≤0.43，Pcm≤0.23%，余量为Fe及不可避免的杂质；

钢板下屈服强度365~435MPa，抗拉强度510~570MPa，断后伸长率24~35%，-40℃下比冲击吸收功纵向平均在180J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在43％以上；

所述的一种海洋平台用钢板的制造方法，工艺步骤包括：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轧机粗轧、4300轧机控轧、Mulpic控冷、钢板堆垛缓冷、探伤、正火、成品取样检验、入库；

具体工艺条件为：

（3）板坯经高压水除鳞，高压水压力为19~ 20MPa，进入4300mm轧机轧制；

（5）精轧保证终轧温度：钢板终轧温度控制在810±10℃；

（6）轧后立即水冷，终冷温度600~650℃，冷却速率4~8℃/s；

（7）正火处理温度：900±10℃；保温时间：1.5min/mm+10min。

2.根据权利要求1所述的一种海洋平台用钢板，其特征在于，钢板厚度规格为100mm，钢板化学成分质量百分比为：C：0.12%，Si：0.27%，Mn：1.45%，P：0.014%，S：0.003%，Al：0.033%，Nb：0.043%，V：0.062%，Ti：0.015%，Ni：0.31%，Ceq：0.416，Pcm：0.221%，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种海洋平台用钢板，其特征在于，步骤（1）钢水经LF、RH精炼，[N]：25ppm，[O]：20ppm，[H]：1.2ppm，将钢水浇铸成300mm厚板坯，下线堆垛缓冷72小时以上。

4.根据权利要求1所述的一种海洋平台用钢板，其特征在于，步骤（2）板坯检查清理后装炉加热，加热时间285min，出炉温度1170℃。

5.根据权利要求1所述的一种海洋平台用钢板，其特征在于，步骤（5）精轧时钢板终轧温度控制在810℃。

6.根据权利要求1所述的一种海洋平台用钢板，其特征在于，步骤（6）轧后立即水冷，终冷温度630℃，冷却速率5.8℃/s。

7.根据权利要求1所述的一种海洋平台用钢板，其特征在于，步骤（7）正火处理温度：900℃；保温时间：160min。