CN110157982B - 一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法，其化学成分按质量百分比计为：C 0.08%～0.12%、Si 0.25%～0.35%、Mn 1.0%～1.6%、P≤0.012%、S≤0.008%、Cr+Ni+Cu≤1.2%、Sn 0.025%～0.050%、Nb+V+Ti≤0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质。本钢板采用低碳+Nb、Ti等微合金化处理，添加耐腐蚀元素，配合轧制参数的调控，具有高强度、耐海水腐蚀性及优良焊接性。本方法通过成分与轧制工艺的限定，调控出合金的组织，达到良好的强韧性匹配，免去的热处理工序；本发明工艺流程短，钢板以TMCP态交货免去轧后热处理，成本低；所得钢板具有高强度、耐海水腐蚀性及优良焊接性等，产品具有高附加值；所得钢板的屈服强度≥530MPa、抗拉强度660～710MPa、伸长率≥18%、海水全浸条件年腐蚀厚度≤2mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐蚀钢板，尤其是一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法。
背景技术
船舶和海工是海洋钢结构物的两大体系，其制造需要大量的钢铁材料，钢材占其建造成本的20%～30%，船体用钢占其总重量的60%。船舶用钢主要是船体结构用钢板，经过多年的发展，我国已经建立了比较完备的船舶与海工用钢体系，钢级涵盖了早期大型船体采用的一般强度钢和现在海工设备常采用的焊接结构用超高强度钢。
中厚板产品广泛应用于高层建筑结构、桥梁、锅炉压力容器及其船舶工程。近年来，船舶及海洋石油工业的飞速发展对造船及海洋工程用钢提出了迫切需求。为适应船体高效化、低维修成本的建造需求，延长船板使用寿命，对货油舱船板用钢提出了耐海水腐蚀的要求，以提高运行寿命的同时降低了维护成本。高强度、高韧性、易焊接性、良好的耐海水腐蚀性是船舶及海洋工程用钢的发展趋势。在我国，海洋工程装备制造业既是海洋经济的重要部分之一，也是战略新兴产业的重要组成部分，更是装备制造业的关键内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种质量良好的耐海水腐蚀钢板；本发明还提供了一种耐海水腐蚀钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明化学成分按质量百分比计为：C 0.08%～0.12%、Si0.25%～0.35%、Mn 1.0%～1.6%、P≤0.012%、S≤0.008%、Cr+Ni+Cu≤1.2%、Sn 0.025%～0.050%、Nb+V+Ti≤0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明所述钢板组织类型为针状铁素体＋贝氏体＋M-A岛组织，且M-A岛组织的面积百分数≤2.3%。
本发明方法包括铁水预处理、转炉、LF+RH双联精炼、连铸、加热、轧制和缓冷工序；各工序工艺如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫≤0.005%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到80%及以上；
（2）LF+RH双联精炼：RH终点钢水中全氧≤25ppm、氢含量≤2ppm，软吹时间≥10min；
（3）连铸工序：铸机拉速稳定控制0.85～0.95m/min；使用电磁搅拌+重压下35±2mm工艺；电流400±5A、频率5±0.5Hz；
（4）加热工序：坯料加热温度≤1200℃，在炉时长250～260min；
（5）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制；粗轧开轧温度≥1020℃，待温厚度按照2～4倍成品厚度；精轧终轧温度≤780℃，抛钢速度1～1.5m/s；驰豫时间15～20S，轧后快冷喷水冷却，开冷温度750℃～760℃，终冷温度≤450℃；
（6）缓冷工序：钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷36小时及以上。
本发明方法所述转炉工序中，[C%]•[O%]浓度积＜0.0025%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用低碳+Nb、Ti等微合金化处理，添加耐腐蚀元素，配合轧制参数的调控，具有高强度、耐海水腐蚀性及优良焊接性。
本发明方法通过成分与轧制工艺的限定，调控出合金的组织，达到良好的强韧性匹配，免去的热处理工序；本发明工艺流程短，钢板以TMCP态交货免去轧后热处理，成本低；所得钢板具有高强度、耐海水腐蚀性及优良焊接性等，产品具有高附加值；所得钢板的屈服强度≥530MPa、抗拉强度660～710MPa、伸长率≥18%、海水全浸条件年腐蚀厚度≤2mm。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明钢板的金相组织照片。
具体实施方式
本耐海水腐蚀钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉、LF+RH双联精炼、连铸、加热、轧制和缓冷工序；所得钢板厚度为20～50mm；各工序工艺如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫≤0.005wt%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到80%及以上。
（2）转炉工序：采用顶底复吹冶炼，转炉终点C≤0.06wt%，[C%]•[O%]浓度积＜0.0025%，出钢过程使用Al强脱氧，全程吹氩搅拌30min及以上，促进脱氧产物上浮去除。
（3）LF+RH双联精炼工序：采用LF+RH双联精炼处理；RH真空处理后全氧≤25ppm、氢含量≤2ppm，软吹时间≥10min；RH破真空后进行喂钙处理，对Al2O3类夹杂物进行变质处理。
（4）连铸工序：采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.85～0.95m/min；使用电磁搅拌，电流400±5A、频率5±0.5Hz，有效提高铸坯等轴晶率；采用铸坯凝固前沿总压下35±2mm工艺，提升铸坯致密度，有效改善内在质量；铸坯下线空冷48小时及以上。
（5）加热工序：坯料加热温度≤1200℃，在炉时长250～260min；采用加热炉快烧（在炉时长≤260min）＋高压水除磷≥20MPa，能有效解决含铜钢除磷不净问题，钢板表面质量优异。
（6）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制；粗轧开轧温度≥1020℃，单道次压下量≥25mm，待温厚度按照2～4倍成品厚度；精轧终轧温度≤780℃，抛钢速度1～1.5m/s；轧后驰豫时间15～20s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度750℃～760℃，终冷温度≤450℃。
（7）缓冷工序：钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷36小时及以上。
实施例1：本耐海水腐蚀钢板及其生产方法如下所述。
本生产中钢种牌号为NHY EH500，钢板厚度为20mm；化学成分按照质量百分比计为：C 0.12%、Si 0.25%、Mn 1.60%、S 0.002%、P 0.010%、Cr 0.35%、Ni 0.20%、Cu 0.35%、Nb0.025%、Ti 0.018%、Sn 0.025%，其余为Fe及不可避免的杂质。
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫0.003wt%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到86%。
（2）转炉工序：采用顶底复吹冶炼，转炉终点C=0.06%，[C%]•[O%]浓度积0.0023%，出钢过程使用Al强脱氧，全程吹氩搅拌30min。
（3）LF+RH双联精炼工序：RH真空处理后全氧23ppm、氢含量2ppm，软吹时间15min，RH破真空后进行喂钙处理。
（4）连铸工序：采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.85m/min；使用电磁搅拌，电流400A、频率5Hz；采用铸坯凝固前沿总压下35mm工艺；铸坯下线空冷48小时。
（5）加热工序：坯料加热温度1200℃，在炉时长250min，高压水除磷20MPa。
（6）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1020℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm；待温厚度按照50mm；精轧终轧温度780℃，抛钢速度1m/s；轧后驰豫时间15s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度760℃，终冷温度430℃。
（7）缓冷工序：使用高温苫布遮盖，缓冷36小时。所得钢板超声波探伤等级达到I级，力学性能检测结果见表1；所得钢板的金相组织照片见图1，由图1可见，其组织类型为针状铁素体+贝氏体+M-A岛组织，且M-A岛组织百分数≤2.3%。
实施例2：本耐海水腐蚀钢板及其生产方法如下所述。
本生产中钢种牌号为NHY EH500，钢板厚度为50mm；化学成分按照质量百分比计为：C 0.08%、Si 0.35%、Mn 1.0%、S 0.003%、P 0.009%、Cr 0.50%、Ni 0.22%、Cu 0.25%、Nb0.035%、Ti 0.015%、Sn 0.050%，其余为Fe及不可避免的杂质。
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫0.005wt%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到82%。
（2）转炉工序：采用顶底复吹冶炼，转炉终点C=0.045%，[C%]•[O%]浓度积0.0023%，出钢过程使用Al强脱氧，全程吹氩搅拌35min。
（3）LF+RH双联精炼工序：RH真空处理后全氧20ppm、氢含量1.8ppm，软吹时间10min，RH破真空后进行喂钙处理。
（4）连铸工序：采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.95m/min；使用电磁搅拌，电流405A、频率5Hz；采用铸坯凝固前沿总压下37mm工艺；铸坯下线空冷52小时。
（5）加热工序：坯料加热温度1150℃，在炉时长260min，高压水除磷20MPa。
（6）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1080℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm；待温厚度按照140mm；精轧终轧温度770℃，抛钢速度1.5m/s；轧后驰豫时间20s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度750℃，终冷温度400℃。
（7）缓冷工序：使用高温苫布遮盖，缓冷36小时。所得钢板超声波探伤等级达到I级，力学性能检测结果见表1。
实施例3：本耐海水腐蚀钢板及其生产方法如下所述。
本生产中钢种牌号为NHY EH500，钢板厚度为30mm；化学成分按照质量百分比计为：C 0.09%、Si 0.30%、Mn 1.2%、S 0.008%、P 0.010%、Cr 0.50%、Ni 0.20%、Cu 0.50%、Nb0.025%、Ti 0.013%、Sn 0.040%，其余为Fe及不可避免的杂质。
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫0.004wt%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到80%。
（2）转炉工序：采用顶底复吹冶炼，转炉终点C=0.052%，[C%]•[O%]浓度积0.0024%，出钢过程使用Al强脱氧，全程吹氩搅拌40min。
（3）LF+RH双联精炼工序：RH真空处理后全氧22ppm、氢含量1.9ppm，软吹时间13min，RH破真空后进行喂钙处理。
（4）连铸工序：采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.95m/min；使用电磁搅拌，电流395A、频率5Hz；采用铸坯凝固前沿总压下33mm工艺；铸坯下线空冷50小时。
（5）加热工序：坯料加热温度1180℃，在炉时长255min，高压水除磷25MPa。
（6）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1060℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm；待温厚度按照90mm；精轧终轧温度760℃，抛钢速度1.3m/s；轧后驰豫时间17s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度755℃，终冷温度410℃。
（7）缓冷工序：使用高温苫布遮盖，缓冷40小时。所得钢板超声波探伤等级达到I级，力学性能检测结果见表1。
实施例4：本耐海水腐蚀钢板及其生产方法如下所述。
本生产中钢种牌号为NHY EH500，钢板厚度为40mm；化学成分按照质量百分比计为：C 0.11%、Si 0.32%、Mn 1.3%、S 0.004%、P 0.008%、Cr 0.50%、Ni 0.25%、Cu 0.25%、Nb0.022%、Ti 0.010%、V 0.008、Sn 0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质。
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫0.003wt%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到87%。
（2）转炉工序：采用顶底复吹冶炼，转炉终点C=0.048%，[C%]•[O%]浓度积0.0020%，出钢过程使用Al强脱氧，全程吹氩搅拌42min。
（3）LF+RH双联精炼工序：RH真空处理后全氧25ppm、氢含量1.8ppm，软吹时间12min，RH破真空后进行喂钙处理。
（4）连铸工序：采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.90m/min；使用电磁搅拌，电流400A、频率5.5Hz；采用铸坯凝固前沿总压下35mm工艺；铸坯下线空冷55小时。
（5）加热工序：坯料加热温度1170℃，在炉时长258min，高压水除磷22MPa。
（6）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1030℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm；待温厚度按照80mm；精轧终轧温度740℃，抛钢速度1.2m/s；轧后驰豫时间18s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度752℃，终冷温度420℃。
（7）缓冷工序：使用高温苫布遮盖，缓冷45小时。所得钢板超声波探伤等级达到I级，力学性能检测结果见表1。
实施例5：本耐海水腐蚀钢板及其生产方法如下所述。
本生产中钢种牌号为NHY EH500，钢板厚度为25mm；化学成分按照质量百分比计为：C 0.10%、Si 0.27%、Mn 1.4%、S 0.005%、P 0.012%、Cr 0.25%、Ni 0.40%、Cu 0.25%、Nb0.031%、Ti 0.012%、V 0.005、Sn 0.035%，其余为Fe及不可避免的杂质。
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫0.005wt%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到84%。
（2）转炉工序：采用顶底复吹冶炼，转炉终点C=0.056%，[C%]•[O%]浓度积0.0022%，出钢过程使用Al强脱氧，全程吹氩搅拌38min。
（3）LF+RH双联精炼工序：RH真空处理后全氧22ppm、氢含量1.7ppm，软吹时间16min，RH破真空后进行喂钙处理。
（4）连铸工序：采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.90m/min；使用电磁搅拌，电流402A、频率4.5Hz；采用铸坯凝固前沿总压下34mm工艺；铸坯下线空冷51小时。
（5）加热工序：坯料加热温度1190℃，在炉时长253min，高压水除磷30MPa。
（6）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1050℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm；待温厚度按照100mm；精轧终轧温度750℃，抛钢速度1.4m/s；轧后驰豫时间16s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度750℃，终冷温度450℃。
（7）缓冷工序：使用高温苫布遮盖，缓冷38小时。所得钢板超声波探伤等级达到I级，力学性能检测结果见表1。
表1：各实施例钢板性能检测结果
Claims (3)
1.一种耐海水腐蚀钢板，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：C 0.08%～0.12%、Si 0.25%～0.35%、Mn 1.0%～1.6%、P≤0.012%、S≤0.008%、Cr+Ni+Cu≤1.2%、Sn0.025%～0.050%、Nb+V+Ti≤0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质；所述钢板组织类型为针状铁素体＋贝氏体＋M-A岛组织，且M-A岛组织的面积百分数≤2.3%；所述钢板的屈服强度≥530MPa、抗拉强度660～710MPa、伸长率≥18%、海水全浸条件年腐蚀厚度≤2mm。
2.权利要求1所述耐海水腐蚀钢板的生产方法，其特征在于：其包括铁水预处理、转炉、LF+RH双联精炼、连铸、加热、轧制和缓冷工序；各工序工艺如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用CaO+钝化Mg喷吹脱硫，处理终点硫≤0.005%，处理后进行扒渣处理，钢水裸露面积达到80%及以上；
（2）LF+RH双联精炼：RH终点钢水中全氧≤25ppm、氢含量≤2ppm，软吹时间≥10min；
（3）连铸工序：铸机拉速稳定控制0.85～0.95m/min；使用电磁搅拌+重压下35±2mm工艺；电流400±5A、频率5±0.5Hz；
（4）加热工序：坯料加热温度≤1200℃，在炉时长250～260min；
（5）轧制工序：采用粗轧+精轧双机架轧制；粗轧开轧温度≥1020℃，待温厚度按照2～4倍成品厚度；精轧终轧温度≤780℃，抛钢速度1～1.5m/s；驰豫时间15～20S，轧后快冷喷水冷却，开冷温度750℃～760℃，终冷温度≤450℃；
（6）缓冷工序：钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷36小时及以上。
3.根据权利要求2所述的一种耐海水腐蚀钢板的生产方法，其特征在于：所述转炉工序中，[C%]•[O%]浓度积＜0.0025%。
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