CN106399646A - 一种f级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，淬火温度为Ac3+(10‑50)℃，淬火速度为0.035‑0.050m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为20‑35℃/s，淬火总水量为15000‑18000m3/h，水比为1.10‑1.35；淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.7‑0.8MPa，淬火冷却水低压段为12组高密喷嘴，冷却水压力为0.3‑0.4MPa。本发明可有效提高F级超高强度海洋工程用特厚板的心部淬透性、沿板厚方向的组织均匀性，保证钢板强度和低温冲击韧性，避免采用传统淬火工艺引起的表面晶粒粗化和瓢曲、扣翘等板形问题。

Description

一种F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺
技术领域
本发明属于超高强度海工钢热处理技术领域，具体涉及一种F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺。
背景技术
超高强海洋工程用钢一般用于建造海洋平台、石油钻井平台、自升式海洋平台桩腿等大型海洋钢结构件，必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性、耐海水腐蚀以及良好的冷加工性等性能。超高强海洋工程用特厚板一般采用调质状态交货，保证高强度和优异低温性能。
调质态交货的超高强海洋工程用钢，尤其是厚度在100mm以上的特厚钢板，通常存在由于心部冷速降低，导致心部淬透性差，而生成贝氏体甚至珠光体组织引起强度降低、韧性恶化的问题。在传统的淬火工艺下，为了提高心部冷速常采用大水量淬火工艺，提高过冷度和冷速，但是采用这种方式提高心部冷速的能力是极其有限的。同时，若盲目增大淬火水量，提高过冷度和冷速，虽然可实现特厚板1/4位置和心部强韧性匹配，却会出现钢板表面冲击韧性反常降低的情况，难以满足F级超高强海洋工程用特厚板的要求。例如现有文献（Ni-Cr-Mo-B超厚钢板表面低碳回火马氏体组织的韧性研究，金属学报，2012、海洋工程用低合金高强度超厚钢板的淬透性与强韧性研究，博士论文，2013、等）指出。
在较大的水量下，若淬火水冷工艺设置不合理，钢板表面冷却速度不均匀而引起组织不均匀会产生严重的板形问题如瓢曲和扣翘等，甚至出现卡钢等生产事故， 严重影响钢板质量和使用性能。
现有专利（CN103333996A）一种超高强度海工钢E690特厚钢板的淬火工艺，提高板形合格率达到95%以上，但是该方法仅适用于厚度为80mm以上的E690，不能满足F级的要求。
现有专利（CN102061373A）一种提高高强度特厚板力学性能的热处理工艺，改善正火高强度特厚板的力学性能、提高特厚板正火的合格率,但是该热处理方式属于正火，与本发明涉及的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺无关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何有效提高F级超高强度海洋工程用特厚板的心部淬透性、沿板厚方向的组织均匀性，保证钢板强度和低温冲击韧性，避免采用传统淬火工艺引起的表面晶粒粗化和瓢曲、扣翘等板形问题。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，淬火温度为Ac3+(10-50)℃，其中Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度；淬火速度为0.035-0.050m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为20-35℃/s，淬火总水量为15000-18000m3/h，水比为1.10-1.35；淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.7-0.8MPa，淬火冷却水低压段为12组高密喷嘴，冷却水压力为0.3-0.4MPa。
本发明淬火工艺所起的作用是：采用高压段加低压段冷却，高压段打破钢板表面气膜，迅速降低表面温度，低压段减小表面过冷度，同时带走心部热量，持续降温。严格控制水比和水嘴分布，保证钢板上下表面、板宽方向以及沿钢板轧制方向的冷却均匀性。通过提高淬火总水量和降低淬火速度增加摆动次数，提高冷却能力；可有效提高F级超高强度海洋工程用特厚板的心部淬透性、沿板厚方向的组织均匀性，保证钢板强度和低温冲击韧性，避免采用传统淬火工艺引起的表面晶粒粗化和瓢曲、扣翘等板形问题。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，淬火工艺采用摆动方式通过，钢板摆动次数为（3-5）次。
前述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，F级海洋工程用特厚钢板屈服强度为≥（460-690）MPa，厚度规格为（100-120）mm。
本发明的有益效果是：本发明的F级超高强海洋工程用特厚钢板的淬火水冷控制工艺，通过控制淬火温度、淬火速度、淬火总水量、淬火水比、淬火冷却水喷嘴和水压等，可有效提高F级超高强度海洋工程用特厚板的心部淬透性、沿板厚方向的组织均匀性，保证钢板强度和低温冲击韧性，避免采用传统淬火工艺引起的表面晶粒粗化和瓢曲、扣翘等板形问题。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种F级超高强海洋工程用特厚钢板的淬火水冷控制工艺，采用的F级海洋工程用特厚板F460，板厚100mm，是采用320mm厚铸坯轧制而成。
采用淬火水冷控制工艺：淬火温度为（Ac3+50）℃（其中Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度），淬火速度为0.050m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为20℃，淬火总水量为15000m3/h，水比为1.35，淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.8MPa，低压段段为12组高密喷嘴冷却水压力为0.3MPa。采用摆动方式通过，钢板摆动次数为3次。本实施例所制造的100mm F460强度、韧性、塑性均满足船级社和GB712-2011的要求，同时钢板表面和心部冲击韧性均满足F级要求，钢板不平度为3mm/m。
实施例2
本实施例是一种F级超高强海洋工程用特厚钢板的淬火水冷控制工艺，采用的F级海洋工程用特厚板F690，板厚105mm，是采用420mm厚铸坯轧制而成。
采用淬火水冷控制工艺：淬火温度为（Ac3+10）℃（其中Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度），淬火速度为0.035m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为35℃/s，淬火总水量为17500m3/h，水比为1.15，淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.7MPa，低压段段为12组高密喷嘴冷却水压力为0.4MPa。采用摆动方式通过，钢板摆动次数为4次。本实施例所制造的105mm F690强度、韧性、塑性均满足船级社和GB 712-2011的要求，同时钢板表面和心部冲击韧性均满足F级要求，钢板不平度为3mm/m。
实施例3
本实施例是一种F级超高强海洋工程用特厚钢板的淬火水冷控制工艺，采用的F级海洋工程用特厚板F690，板厚120mm，是采用420mm厚铸坯轧制而成。
采用淬火水冷控制工艺：淬火温度为（Ac3+30）℃（其中Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度），淬火速度为0.035m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为30℃/s，淬火总水量为18000m3/h，水比为1.10，淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.8MPa，低压段段为12组高密喷嘴冷却水压力为0.4MPa。采用摆动方式通过，钢板摆动次数为5次。本实施例所制造的120mm F690强度、韧性、塑性均满足船级社和GB 712-2011的要求，同时钢板表面和心部冲击韧性均满足F级要求，钢板不平度为4mm/m。
由于采用上述技术方案，本具体实施方式制造的F级超高强海洋工程用特厚钢板，塑性均满足船级社和GB 712-2011的要求，同时钢板表面和心部冲击韧性均满足F级要求，
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+(10-50)℃，其中Ac3为亚共析钢加热时，铁素体完全转变为奥氏体的温度；淬火速度为0.035-0.050m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为20-35℃/s，淬火总水量为15000-18000m3/h，水比为1.10-1.35；淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.7-0.8MPa，淬火冷却水低压段为12组高密喷嘴，冷却水压力为0.3-0.4MPa。
2.如权利要求1所述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，其特征在于：淬火采用摆动方式通过，钢板摆动次数为3-5次。
3.如权利要求1所述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，其特征在于：所述F级超高强海洋工程用特厚板屈服强度为460-690MPa，厚度规格为100-120mm。
4.如权利要求1或2或3所述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+50℃，淬火速度为0.050m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为20℃，淬火总水量为15000m3/h，水比为1.35，淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.8MPa，低压段段为12组高密喷嘴冷却水压力为0.3MPa；采用摆动方式通过，钢板摆动次数为3次。
5.如权利要求1或2或3所述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+10℃，淬火速度为0.035m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为35℃/s，淬火总水量为17500m3/h，水比为1.15，淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.7MPa，低压段段为12组高密喷嘴冷却水压力为0.4MPa；采用摆动方式通过，钢板摆动次数为4次。
6.如权利要求1或2或3所述的F级超高强海洋工程用特厚板的淬火工艺，其特征在于：淬火温度为Ac3+30℃，淬火速度为0.035m/s，淬火后温度≤50℃，淬火冷速为30℃/s，淬火总水量为18000m3/h，水比为1.10，淬火冷却水高压段为2组缝隙喷嘴加5组高密喷嘴，冷却水压力为0.8MPa，低压段段为12组高密喷嘴冷却水压力为0.4MPa；采用摆动方式通过，钢板摆动次数为5次。
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