CN112501494A - 一种ew420特厚海工钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EW420特厚海工钢板，涉及钢铁生产技术领域，通过洁净钢的冶炼，降低坯料偏析和疏松等内部缺陷，控制夹杂元素As，Sn，Sb，Pb，Bi,B；通过粗轧高温低速大压下，破碎柱状晶和细化奥氏体晶粒；通过精轧累积变形以及配合控冷，得到控制控制组织形态及晶粒大小的目的。

Description

一种EW420特厚海工钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种EW420特厚海工钢板及其制造方法。
背景技术
我国开发海洋石油起步较晚，到了20世纪80年代才拥有自己的海洋石油平台，近10 年来，国产的海洋平台钢板在我国海洋石油工程中才被广泛采用。我国目前对于EH36以下 级别的海洋平台用钢基本实现国产化，占平台用钢量的90％，海洋工程装备和高技术船舶领 域将大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键***和专用设备；推动 深海空间站、大型浮式结构物的开发和工程化，必然对海洋平台用钢的需求量及要求也不断 扩大，逐渐向高强度、厚规格方向发展。
海工传统企业对于420MPa级海工钢的性能均匀性、性能波动值要求非常高，一般要 求调质态交货，但调质态钢板普遍焊接性能不好，需要高温预热，且焊接使用较小线能量焊 接。随着海工装备行业的高质量发展，对钢板的焊接性能要求越来越高，且随着钢铁企业轧 制设备的智能化和大型化，TMCP态易焊接的海工钢逐步被下游客户所接受。
CN 104674117 A号发明专利提供了一种420MPa级海洋工程用钢板及其制造方法，未 对夹杂元素As，Sn，Sb，Pb，Bi,B进行有效控制，且冶炼工艺一带而过，不具备实操性， 实际最大厚度只能到80mm。同样，CN 104357742 A号发明专利提供了一种420MPa级海洋 工程用大厚度热轧钢板及其生产方法，未对夹杂元素As，Sn，Sb，Pb，Bi,B进行有效控制， 实际厚度为70mm，且其采用电炉工艺生产。两件专利在成分上没有明确为了提高焊接性能 控制Cr、Cu、C、Si、Mn等元素的含量。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种EW420特厚海工钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04％～0.07％，Si：0.15％～0.25％，Mn：1.30％～1.60％，P≤0.013％，S≤0.003％，Nb：0.010％～050％，V：0.020％～0.040％，Ti：0.005％～0.020％，Cr：0.10％～ 0.20％，Ni：0.10％～0.70％，Cu：0.20％～0.30％，Cr+Cu≤0.50％，C+Si/30+Mn/20≤0.15％， Al：0.0250％～0.050％，不含Mo，O≤12ppm，N≤35ppm，H≤1.5ppm，杂质元素As≤0.012％， Sn≤0.010％，Sb≤0.010％，Pb≤0.010％，Bi≤0.010％，B≤0.003％，余量为Fe及不可避免 的杂质。
技术效果：本发明在GB712和十大船级社标准的化学成分范围之内，开发出易焊接81-100mm厚EW420特厚海工钢，生产工艺稳定，机械性能优良。对轧机负荷要求不是太高，一般的宽厚板轧机均可生产，因此，适用性广，适合国内大多数宽厚板厂生产。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种EW420特厚海工钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04％，Si：0.15％， Mn：1.60％，P：0.013％，S：0.0025％，Nb：0.010％，V：0.040％，Ti：0.020％，Cr：0.10％， Ni：0.10％，Cu：0.20％，Cr+Cu:0.30％，C+Si/30+Mn/20:0.125％，Al：0.050％，不含Mo，O： 0.0012％，N：0.0035％，H：0.00015％，杂质元素As:0.003％，Sn:0.0003％，Sb:0.0003％，Pb:0.005％， Bi:0.002％，B:0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种EW420特厚海工钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％，Si：0.20％，Mn：1.50％，P：0.012％，S：0.0030％，Nb：0.025％，V：0.030％，Ti：0.005％，Cr：0.18％，Ni：0.45％，Cu：0.25％，Cr+Cu:0.43％，C+Si/30+Mn/20:0.142％，Al：0.040％，不含Mo，O：0.0011％，N：0.0033％，H：0.00014％，杂质元素As:0.002％，Sn:0.0003％，Sb:0.0003％， Pb:0.003％，Bi:0.001％，B:0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种EW420特厚海工钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.07％，Si：0.25％，Mn：1.30％，P：0.011％，S：0.0015％，Nb：0.050％，V：0.020％，Ti：0.015％，Cr：0.20％，Ni：0.70％，Cu：0.30％，Cr+Cu:0.50％，C+Si/30+Mn/20:0.143％，Al：0.025％，不含Mo，O：0.0010％，N：0.0030％，H：0.00011％，杂质元素As:0.002％，Sn:0.0002％，Sb:0.0002％， Pb:0.003％，Bi:0.001％，B:0.0015％，余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种EW420特厚海工钢板，钢板厚度81-100mm。
本发明的另一目的在于提供一种EW420特厚海工钢板的制造方法，
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标S≤0.002％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，下水口干净 无缺损，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间≥15分钟，目标碱度5～7；真空 处理保持时间≥25分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸使用五孔水口，中包目标温度 为液相线温度+(5～15)℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；采用控轧控冷工艺，轧前加热温度1130～1200 ℃，粗轧温度960～1060℃，精轧开轧温度780～840℃；轧后层流冷却，终冷温度300～450 ℃，冷却速率7～12℃/s；随后空冷。
前所述的一种EW420特厚海工钢板的制造方法，精轧后三道累计压下率大于30％。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中铁水预处理进行降硫，转炉采用高吹低拉法降磷和出钢挡渣防止回磷，保证白 渣精炼时间和碱度，尽可能吸附夹杂物和减少钢中的S、O等元素含量；使用无缝钙线处理， 改善夹杂物形态；长时间高真空度真空处理，使N≤35ppm，H≤1.5ppm，最终得到内部质量 较优良的连铸坯；
(2)本发明中轧前连铸坯加热温度1130℃～1200℃，保证微合金元素完全固溶情况下，使 原始奥氏体晶粒尽可能小；粗轧采用高温低速大压下来破碎柱状晶、焊合坯料内部缺陷、细 化奥氏体晶粒；精轧后三道累计压下率大于30％，通过未在结晶区的低温大变形诱导铁素体 机制以及高过冷度的情况下快速冷却，得到控制组织形态及晶粒大小的目的。
附图说明
图1为实施例1钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图；
图2为实施例2钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图；
图3为实施例3钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。
具体实施方式
本实施例提供的一种EW420特厚海工钢板及其制造方法，化学成分如表1所示，
表1实施例1～3的EW420特厚海工钢板化学成分(wt,％)
Figure BDA0002698403010000031
实施例1的81mm厚EW420特厚海工钢板的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.002％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，下水口干净无 缺损，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间15分钟，目标碱度5；真空处理保 持时间25分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；铸使用五孔水口,连铸中包目标温度为液相 线温度+15℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1200℃；粗轧温度1060 ℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量40mm；精轧开轧温度840℃，后三道累积压下 率30％；轧后层流冷却，终冷温度450℃，冷却速率12℃/s；随后空冷。得到的81mm厚EW420 特厚海工钢板。
实施例2的90mm厚EW420特厚海工钢板的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0018％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，下水口干净 无缺损，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间18分钟，目标碱度6；真空处理 保持时间30分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；铸使用五孔水口,连铸中包目标温度为液 相线温度+10℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃；粗轧温度980 ℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量42mm；精轧开轧温度800℃，后三道累积压下 率30％；轧后层流冷却，终冷温度350℃，冷却速率8℃/s；随后空冷。得到的90mm厚EW420 特厚海工钢板。
实施例3的100mm厚EW420特厚海工钢板的生产方法，具体如下：
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0015％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，下水口干净 无缺损，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间20分钟，目标碱度7；真空处理 保持时间34分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；铸使用五孔水口,连铸中包目标温度为液 相线温度+5℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1130℃；粗轧温度960 ℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量45mm；精轧开轧温度780℃，后三道累积压下 率30％；轧后层流冷却，终冷温度300℃，冷却速率7℃/s；随后空冷。得到的100mm厚EW420 特厚海工钢板。
由图1-3可见，通过合理的成分设计以及精准的轧制工艺控制，得到细小均匀贝氏体 为主的组织，综合力学性能优良。
冶炼+轧制处理后，实施例1～3的板厚1/4处和板厚1/2处的横向拉伸性能和横向冷 弯性能如表2，横向冲击性能和Z向性能如表3，
表2实施例1～3的板厚1/4处和板厚1/2处的横向拉伸性能和横向冷弯性能
Figure BDA0002698403010000041
Figure BDA0002698403010000051
表3实施例1～3的板厚1/4处和板厚1/2处的横向冲击性能和Z向性能
Figure BDA0002698403010000052
其中，实施例3钢板在50kJ/cm的线能量的情况下焊接接头冲击性能如表4，
表4实施例3钢板在50kJ/cm的线能量的情况下焊接接头冲击性能
Figure BDA0002698403010000053
由表2和表3可以看出，实施例钢板力学性能满足各大船级社标准中对420级别E级超高强海工钢的性能要求，屈服强度≥439MPa，抗拉强度≥545MPa，延伸率≥23％，Z向截面收缩率≥66％。由表4可以看出，在50kJ/cm的线能量的情况下焊接接头冲击性能优良，满足EW420特厚海工钢板的要求。具有生产工艺稳定，机械性能优良特点。
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 (7)

1.一种EW420特厚海工钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.07%，Si：0.15%～0.25%，Mn：1.30%～1.60%，P≤0.013%，S≤0.003%，Nb：0.010%～050%，V：0.020%～0.040%，Ti：0.005%～0.020%，Cr：0.10%～0.20%，Ni：0.10%～0.70%，Cu：0.20%～0.30%，Cr+Cu≤0.50%，C+Si/30+Mn/20≤0.15%，Al：0.0250%～0.050%，不含Mo，O≤12ppm，N≤35ppm，H≤1.5ppm，杂质元素As≤0.012%，Sn≤0.010%，Sb≤0.010%，Pb≤0.010%，Bi≤0.010%，B≤0.003%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种EW420特厚海工钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%，Si：0.15%，Mn：1.60%，P：0.013%，S：0.0025%，Nb：0.010%，V：0.040%，Ti：0.020%，Cr：0.10%，Ni：0.10%，Cu：0.20%，Cr+Cu:0.30%，C+Si/30+Mn/20:0.125%，Al：0.050%，不含Mo，O：0.0012%，N：0.0035%，H：0.00015%，杂质元素As:0.003%，Sn:0.0003%，Sb:0.0003%，Pb:0.005%，Bi:0.002%，B:0.003%，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EW420特厚海工钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%，Si：0.20%，Mn：1.50%，P：0.012%，S：0.0030%，Nb：0.025%，V：0.030%，Ti：0.005%，Cr：0.18%，Ni：0.45%，Cu：0.25%，Cr+Cu:0.43%，C+Si/30+Mn/20:0.142%，Al：0.040%，不含Mo，O：0.0011%，N：0.0033%，H：0.00014%，杂质元素As:0.002%，Sn:0.0003%，Sb:0.0003%，Pb:0.003%，Bi:0.001%，B:0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种EW420特厚海工钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.07%，Si：0.25%，Mn：1.30%，P：0.011%，S：0.0015%，Nb：0.050%，V：0.020%，Ti：0.015%，Cr：0.20%，Ni：0.70%，Cu：0.30%，Cr+Cu:0.50%，C+Si/30+Mn/20:0.143%，Al：0.025%，不含Mo，O：0.0010%，N：0.0030%，H：0.00011%，杂质元素As:0.002%，Sn:0.0002%，Sb:0.0002%，Pb:0.003%，Bi:0.001%，B:0.0015%，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种EW420特厚海工钢板，其特征在于：钢板厚度81-100mm。
6.一种EW420特厚海工钢板的制造方法，其特征在于：应用于权利要求1-5任意一项，
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标S≤0.002%；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，下水口干净无缺损，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间≥15分钟，目标碱度5～7；真空处理保持时间≥25分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸使用五孔水口，中包目标温度为液相线温度+（5～15）℃，拉速稳定；
轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；采用控轧控冷工艺，轧前加热温度1130～1200℃，粗轧温度960～1060℃，精轧开轧温度780～840℃；轧后层流冷却，终冷温度300～450℃，冷却速率7～12℃/s；随后空冷。
7.根据权利要求6所述的一种EW420特厚海工钢板的制造方法，其特征在于：精轧后三道累计压下率大于30%。
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