一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法技术

本发明专利技术属于海洋结构用钢板技术领域，特别涉及一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法，其厚度规格为[70,80]mm，钢板化学成分质量百分比为：C 0.13～0.18％，Si 0.10～0.40％，Mn 1.20～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Als 0.015～0.050％，Nb 0.030～0.060％，Ti 0.005～0.020％，Cr 0.10～0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术采用Nb、Ti、Cr微合金化元素，不添加贵重合金元素V，采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板，生产成本低，力学性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法
本专利技术属于船舶及海洋工程用结构钢
，特别涉及一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法。
技术介绍
海洋工程装备是人类在开发、利用和保护海洋所进行的生产和服务活动中使用的各类装备，核心是海洋资源开发装备，其中海洋油气资源开发装备种类多、数量大，是海洋工程装备制造业最主要的产品。随着我国海洋工程装备制造业的快速发展，对与之相配套的海洋工程用钢的需求呈现多样化趋势。海洋工程用钢的各项技术指标要求极高，不仅要有很高的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀性能，还要求高强度、高韧性、耐腐蚀、易焊接。目前国际海洋平台用钢板主要级别为355，420，460MPa。355MPa级主要牌号：En10225的S355、API的API2H-50、BS7191的350EM、船规的EH36；420MPa级主要牌号：EN10225的S420、API的API2Y-60、船标的E40、E420；460MPa级主要牌号：EN10225的S460、船标的E460。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。
技术实现思路
本专利技术提供了一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法，本专利技术采用Nb、Ti、Cr微合金化元素，不添加贵重合金元素V，采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板，生产成本低，力学性能稳定。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种大厚度海洋结构用钢板，其厚度规格为[70,80]mm，钢板化学成分质量百分比为：C0.12～0.18％，Si0.20～0.50％，Mn1.20～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Als0.015～0.050％，Nb0.020～0.060％，V0.030～0.070％，Ti0.005～0.020％，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术的一种大厚度海洋结构用钢板各合金成分的作用机理如下：碳：C是钢铁材料传统、经济的强化元素，对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很大。随碳含量的增加，强度提高，而冲击韧性则明显下降，并对焊接性能产生不利影响。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.12～0.18％。硅：Si是炼钢主要的脱氧元素，为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05％以上，但若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.20～0.50％。锰：Mn是保证钢的强度和韧性的必要元素，也是良好的脱氧剂，但锰含量过高会造成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题，并对钢板的焊接性能产生不利影响。因此优选Mn含量为1.2～1.60％。磷：P是造成钢较严重偏析的有害元素，增加钢的脆性，尤其是低温脆性，对冲击韧性带来不利影响，本专利技术的P含量控制在0.015％以下。硫：S是残存在钢中的有害元素之一，会增加钢的热脆性，降低钢的延展性及韧性，对焊接也有不利影响。本专利技术的S含量控制在0.005％以下。铝：Al是一种强脱氧剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，但超过0.08％时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。因此优选Al含量为0.015～0.050％。铌：Nb和碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极稳定的化合物。Nb能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，能提高钢的强度和韧性。本专利技术的Nb含量控制在0.020～0.060％。钛：Ti不仅能提高钢的强度、细化晶粒、降低时效敏感性和冷脆性，而且少量的钛还能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而发挥作用，小于0.005％时效果小，超过0.04％时易形成大颗粒TiN而失去效果。因此优选Ti含量为0.005～0.020％。铬：Cr加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，并能提高钢的强度和耐磨性。铬在钢中的角色多元且重要，它会形成稳定而硬的碳化物，而且具抗蚀性。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轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。(1)铁水预脱硫，按C0.12～0.18％，Si0.20～0.50％，Mn1.20～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Als0.015～0.050％，Nb0.020～0.060％，V0.030～0.070％，Ti0.005～0.020％，余量为Fe及不可避免的杂质冶炼钢水，钢水经CAS、LF、RH精炼，保证钢质纯净，将钢水浇铸成300mm厚板坯；连铸坯低倍C类偏析≤1.0，中心疏松≤0.5，无中间裂纹。(2)连铸坯冷装炉，加热时间10min/cm以上，出炉温度1050～1150℃；板坯经高压水除鳞，高压水压力按常规控制；粗轧阶段保证单道次大压下量，精轧阶段终轧温度控制在800～820℃；轧制完成后立即水冷，终冷温度控制在560～600℃，冷却速率5～8℃/s；进行正火热处理，正火热处理温度890～900℃，保温时间1.7min/mm。本专利技术的有益效果为：可生产钢板的厚度规格为[70,80]mm，采用Nb、Ti、Cr微合金化元素，不添加贵重合金元素V，采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板，生产成本低，力学性能稳定：厚度1/4处圆棒拉伸试验屈服强度365～450MPa，抗拉强度500～585MPa，断后伸长率25～33％，厚度1/4处-20℃夏比V型纵向冲击功≥150J，Z向拉伸断面收缩率平均在40％以上。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面用具体实例来详细说明本专利技术的技术方案，但是本专利技术并不局限于此。实施例1根据本专利技术提供的化学成分、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70mm钢板。其生产工艺流程为：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轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。(1)铁水预脱硫，在210t转炉冶炼钢水，钢水经CAS、LF、RH精炼，保证钢质纯净，将钢水浇铸成300mm厚板坯；连铸坯低倍C类偏析≤1.0，中心疏松≤0.5，无中间裂纹。(2)连铸坯冷装炉，加热时间300min以上，出炉温度1130℃；板坯经高压水除鳞，高压水压力按常规控制；粗轧阶段保证单道次大压下量，精轧阶段终轧温度803℃；轧制完成后立即水冷，终冷温度585℃，冷却速率6.5℃/s；进行正火热处理，正火热处理温度895℃，保温时间120min。钢板的化学成分为：C0.16％，Si0.25％，Mn1.50％，P0.012％，S0.003％，Als0.032％，Nb0.043％，Ti0.015％，Cr0.16％。钢板的性能情况见表1。表1钢板的性能情况实施例2根据本专利技术提供的化学成分、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。其生产工艺流程为：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→板坯下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大厚度海洋结构用钢板，其特征在于：钢板化学成分质量百分比为：C 0.13～0.18％，Si 0.10～0.40％，Mn 1.20～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Als 0.015～0.050％，Nb 0.030～0.060％，Ti 0.005～0.020％，Cr 0.10～0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种大厚度海洋结构用钢板，其特征在于：钢板化学成分质量百分比为：C0.13～0.18％，Si0.10～0.40％，Mn1.20～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Als0.015～0.050％，Nb0.030～0.060％，Ti0.005～0.020％，Cr0.10～0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的大厚度海洋结构用钢板，其特征在于：钢板厚度规格为[70,80]mm，其性能指标为：厚度1/4处圆棒拉伸试验屈服强度≥355MPa，抗拉强度490～630MPaMPa，断后伸长率≥21％，厚度1/4处-20℃纵向冲击功≥150J。3.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板，其特征在于：当所述钢板厚度规格为70mm时，化学成分质量百分比为：C0.16％，Si0.25％，Mn1.50％，P0.012％，S0.003％，Als0.032％，Nb0.043％，Ti0.015％，Cr0.16％，余量为Fe及不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种大厚度海洋结构用钢板，其特征在于：当所述钢板厚度规格为80mm时，化学成分质量百分比为：C0.16％，Si0.30％，Mn1.52％，P0.010％，S0.002％，Als0.033％，Nb0.045％，Ti0.016％，Cr0.17％，余量为Fe及不可避免的杂质。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕洋，徐洪庆，周兰聚，李旺生，李敏，薛艳龙，赵坤，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37