CN111455271A - 海洋结构用厚度s355g10+n钢板及其生产方法 - Google Patents

海洋结构用厚度s355g10+n钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板，涉及钢铁冶炼技术领域，钢板最厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.14%，Mn：1.30%～1.65%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb：0.015%～0.030%，V≤0.03%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.020%～0.055%，Ni：0.10%～0.50%，CEV≤0.43%，Pcm≤0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。150mm特厚钢板低温韧性优异，特别是厚度1/2处‑40℃冲击大于100J，焊接性能好，更好地满足海上结构的使用和服役要求。

Description

海洋结构用厚度S355G10+N钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板及其生产方法。
背景技术
S355G10钢属BSEN10225标准《海上结构之可焊接结构钢》中的牌号，规定了海上结构钢的化学成分、力学性能、焊接性能等。目前，我国尚未制定海洋工程用钢专用标准，国内多采用低碳当量、微合金化，控扎后选择合理的热处理工艺(如正火)开发出S355G10+N、S355NL钢板，均能满足部分海上平台及结构件的应用。
海洋工程用钢开发方面，已有正火工艺生产S355G10+N和TMCP工艺生产S355G10+M产品，如：专利CN 104726769公开了“厚度海洋平台用S355G10+N钢板及其生产方法”，其炼钢采用锭模浇注，后续轧制为钢坯，炼钢成本高；由于钢锭凝固原因，特厚板轧制渗透力影响，厚度1/2处-40℃冲击技术难度大，且探伤质量不能保证。专利CN 109628853公开了“一种海洋工程用S355G10特厚钢板及制造方法”，其采用低碳成分设计、TMCP工艺，并采用回火工艺生产，受连铸坯压缩比限制，其生产最厚度为120mm，不能完全满足海洋工程用120mm以上特厚钢板的需求。
受现有连铸坯压缩比限制，因EN10225标准要求不小于4倍轧制压缩比，一般海洋结构用厚度S355G10+N钢板，如厚度100mm以上S355G10+N特厚钢板多使用钢锭作为原材料进行轧制，以保证大的压缩比，以及采用正火热处理工艺进行生产，由于钢锭凝固原因、特厚板轧制渗透力限制等影响，此特厚板厚度1/2处-40℃冲击技术难度大，且探伤质量不能保证。而TMCP工艺、TMCP+回火工艺生产最厚度仅为100mm、120mm，不能完全满足海洋工程用120mm以上特厚板的需求。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板，钢板最厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.14%，Mn：1.30%～1.65%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb：0.015%～0.030%，V≤0.03%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.020%～0.055%，Ni：0.10%～0.50%，CEV≤0.43%，Pcm≤0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明采用合理的成分设计、复合坯轧制、正火热处理工艺等，开发出BSEN10225标准规定最厚度达150mm的S355G10+N钢板，钢板近表面及厚度1/2处-40℃冲击韧性都不小于100 J，厚度方向性能达Z35级别，探伤按EN10160标准S2E3级别合格，综合力学性能指标达到国外同类水平，低温韧性优异，焊接性能更加优异。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板，化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.10%，Mn：1.58%～1.65%，Si：0.34%～0.50%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.015%～0.021%，V≤0.028%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.020%～0.031%，Ni：0.10%～0.31%，CEV≤0.40%，Pcm≤0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板，化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Mn：1.30%～1.41%，Si：0.10%～0.21%，P≤0.011%，S≤0.001%，Nb：0.027%～0.030%，V≤0.03%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.036%～0.055%，Ni：0.43%～0.50%，CEV≤0.40%，Pcm≤0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板的生产方法，包括板坯真空焊接工序、复合坯加热工序、轧制工序、正火热处理工序，
板坯真空焊接工序：采用两块以上同一炉号、同一成分的连铸坯，在真空度≤0.05 Pa条件下进行板坯焊接，得到600mm以上厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1200～1250℃，保温5～10h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度≥950℃，精轧阶段开轧温度≤840℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度880～920℃，保温时间为(1.8～2.0)×H分钟，H为钢板以mm计的厚度。
前所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板，钢板厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.10%，Mn：1.58%，Si：0.34%，P：0.010%，S：0.002%，Nb：0.021%，V：0.028%，Ti：0.14%，Alt：0.031%，Ni：0.31%，CEV：0.40%，Pcm：0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质，包括如下步骤：
板坯真空焊接工序：采用两块同一炉号、同一成分的310mm连铸坯，在真空度0.03 Pa条件下进行板坯焊接，得到620mm厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1243℃，保温8h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度988℃，精轧阶段开轧温度832℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度892℃，保温时间为279分钟。
前所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板及其生产方法，钢板厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Mn：1.41%，Si：0.21%，P：0.011%，S：0.001%，Nb：0.027%，V：0.03%，Ti：0.020%，Alt：0.036%，Ni：0.43%，CEV：0.40%，Pcm：0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质，包括如下步骤：
板坯真空焊接工序：采用两块同一炉号、同一成分的300mm连铸坯，在真空度0.04Pa条件下进行板坯焊接，得到600mm厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1234℃，保温7h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度997℃，精轧阶段开轧温度836℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度905℃，保温时间为293分钟。
本发明的有益效果是：
（1）本发明使用普通连铸坯焊接复合技术即可以得到厚度铸坯，成本远低于铸锭炼钢生产方式，生产效率也高；
（2）本发明使用高质量连铸坯进行焊接复合，由于轧制钢板厚度1/2处冲击对应于焊接复合处、原始铸坯近表面处，-40℃低温冲击韧性更好，且探伤质量也能得到保障；
（3）本发明相比于TMCP工艺、TMCP+回火工艺，生产的钢板最厚度达150mm，超过连铸坯生产的最大100、120mm厚度；
（4）本发明生产的150mm特厚钢板低温韧性优异，特别是厚度1/2处为焊接复合处，避开原始铸坯的中心偏析处，较铸坯轧制生产工艺，有效保证钢板厚度1/2处低温冲击韧性；金相组织为F+P组织，晶粒度8.0-9.5级，带状组织≤1.0级，厚度1/2处-40℃冲击大于100J，焊接性能好，更好地满足海上结构的使用和服役要求。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板，厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.10%，Mn：1.58%，Si：0.34%，P：0.010%，S：0.002%，Nb：0.021%，V：0.028%，Ti：0.14%，Alt：0.031%，Ni：0.31%，CEV：0.40%，Pcm：0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。
生产方法包括如下步骤：
板坯真空焊接工序：通过对连铸坯的清理、组坯、焊接等处理，采用两块同一炉号、同一成分的310mm连铸坯，在真空度0.03 Pa条件下进行板坯焊接，得到620mm厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1243℃，保温8h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度988℃，精轧阶段开轧温度832℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度892℃，保温时间为279分钟。
钢板力学性能为：屈服强度347MPa，抗拉强度498MPa，断后伸长率30%，屈强比0.70，厚度近表面-40℃冲击功Akv：134J、180J、152J，厚度1/2处-40℃冲击功Akv：209J、207J、218J，厚度方向断面收缩率：61%、56%、55%，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
实施例2
本实施例提供的一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板，厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Mn：1.41%，Si：0.21%，P：0.011%，S：0.001%，Nb：0.027%，V：0.03%，Ti：0.020%，Alt：0.036%，Ni：0.43%，CEV：0.40%，Pcm：0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。
生产方法包括如下步骤：
板坯真空焊接工序：通过对连铸坯的清理、组坯、焊接等处理，采用两块同一炉号、同一成分的300mm连铸坯，在真空度0.04Pa条件下进行板坯焊接，得到600mm厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1234℃，保温7h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度997℃，精轧阶段开轧温度836℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度905℃，保温时间为293分钟。
钢板力学性能为：屈服强度342MPa，抗拉强度489MPa，断后伸长率28%，屈强比0.70，厚度近表面-40℃冲击功Akv：163J、192J、185J，厚度1/2处-40℃冲击功Akv：226J、196J、198J，厚度方向断面收缩率：57%、60%、64%，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
随着海洋资源开发不断向深海迈进，对海洋工程用钢的需求量不断扩大，特别是特厚钢板、大规格钢板，而EN10225标准S355G10为专为海上结构设计的钢板，市场需求量很大。相比于钢锭开坯轧制方式，由于钢锭凝固原因、特厚板轧制渗透力限制等影响，厚度1/2处-40℃冲击技术难度大，且探伤质量不能保证。本发明采用合理成分设计、复合坯轧制、正火热处理工艺等，开发出EN10225标准规定最厚度150mm的S355G10+N钢板，钢板近表面及厚度1/2处-40℃冲击韧性都不小于100 J，厚度方向性能达Z35级别，探伤按EN10160标准S2E3级别合格，综合力学性能指标达到国外同类水平。
本发明生产钢板最厚度为150mm，工艺同样适合于生产厚度不超过150mm厚度规格的相关产品，钢板牌号S355G10+N，质量同时满足S355G7+N、S355G8+N、S355G9+N系列牌号。钢板低温韧性优异，因成分设计CEV、Pcm值低，焊接性能更加优异，更好地满足海上风电、海洋平台建设、超大型集装箱船的应用，经济效益好，预计吨钢毛利1000元/吨以上。
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)

1.一种海洋结构用厚度S355G10+N钢板，其特征在于：钢板最厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.14%，Mn：1.30%～1.65%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb：0.015%～0.030%，V≤0.03%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.020%～0.055%，Ni：0.10%～0.50%，CEV≤0.43%，Pcm≤0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板，其特征在于：化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.10%，Mn：1.58%～1.65%，Si：0.34%～0.50%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.015%～0.021%，V≤0.028%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.020%～0.031%，Ni：0.10%～0.31%，CEV≤0.40%，Pcm≤0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板，其特征在于：化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Mn：1.30%～1.41%，Si：0.10%～0.21%，P≤0.011%，S≤0.001%，Nb：0.027%～0.030%，V≤0.03%，Ti：0.10%～0.020%，Alt：0.036%～0.055%，Ni：0.43%～0.50%，CEV≤0.40%，Pcm≤0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.一种如权利要求1所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板的生产方法，包括板坯真空焊接工序、复合坯加热工序、轧制工序、正火热处理工序，其特征在于：
板坯真空焊接工序：采用两块以上同一炉号、同一成分的连铸坯，在真空度≤0.05 Pa条件下进行板坯焊接，得到600mm以上厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1200～1250℃，保温5～10h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度≥950℃，精轧阶段开轧温度≤840℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度880～920℃，保温时间为(1.8～2.0)×H分钟，H为钢板以mm计的厚度。
5.根据权利要求4所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板的生产方法，其特征在于：钢板厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.10%，Mn：1.58%，Si：0.34%，P：0.010%，S：0.002%，Nb：0.021%，V：0.028%，Ti：0.14%，Alt：0.031%，Ni：0.31%，CEV：0.40%，Pcm：0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质，包括如下步骤：
板坯真空焊接工序：采用两块同一炉号、同一成分的310mm连铸坯，在真空度0.03 Pa条件下进行板坯焊接，得到620mm厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1243℃，保温8h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度988℃，精轧阶段开轧温度832℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度892℃，保温时间为279分钟。
6.根据权利要求4所述的海洋结构用厚度S355G10+N钢板及其生产方法，其特征在于：钢板厚度为150mm，化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Mn：1.41%，Si：0.21%，P：0.011%，S：0.001%，Nb：0.027%，V：0.03%，Ti：0.020%，Alt：0.036%，Ni：0.43%，CEV：0.40%，Pcm：0.21%，余量为Fe和不可避免的杂质，包括如下步骤：
板坯真空焊接工序：采用两块同一炉号、同一成分的300mm连铸坯，在真空度0.04Pa条件下进行板坯焊接，得到600mm厚度的焊接复合坯；
复合坯加热工序：将板坯加热到1234℃，保温7h；
轧制工序：通过宽厚板轧机分为两阶段轧制，粗轧阶段终轧温度997℃，精轧阶段开轧温度836℃，轧后钢板在空冷；
正火热处理工序：钢板在热处理炉进行正火，正火温度905℃，保温时间为293分钟。
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