一种低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板及其制备方法，以Fe为基础元素，且还包含如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.16％，Si：0.20～0.40％，Mn：0.9～1.30％，P：≤0.007％，S：≤0.002％，Cr：0.30～0.60％，Mo：0.4～0.6％，Ni：1.0～2.0％，Cu：0.2～0.4％，Al：0.05～0.10％，V：0.03～0.06％，Nb：≤0.005％，N：≤0.007％，H：≤0.00015％，B：0.0008～0.002％，Ca：0.001～0.005％，Ca/S≥1。以连铸坯作为坯料，厚度达150mm，屈服强度≥550MPa，抗拉强度：670～830MPa，延伸率≥16％，钢板1/4处

【技术实现步骤摘要】
一种低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板及其制备方法


[0001]本专利技术属于特厚钢板制备领域，具体涉及一种低压缩比优良低温韧性的150mm厚 FH550级海洋工程钢板及其制造方法，尤其是钢板厚度1/4和1/2处低温韧性优异特厚钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着海洋资源开发由浅海向深海延伸，海洋装备服役环境由常规温度向高寒环境发展。特别是在寒冷的深海海域进行海洋资源开发，则需要大型或超大型海洋工程装备。用于制造大型海洋工程装备关键部位的钢板通常需要具备特厚规格、高强度和优良的低温韧性。目前国内外钢厂在制造特厚海洋工程用钢板通常都采用钢锭或电渣锭作为坯料，那样就会使得钢板制造流程长、成材率低、制造成本高，也严重制约了大型海洋工程装备制造升级。
[0003]ZL201310697653.5和ZL201310697652.0的专利技术披露了低温下使用的高韧性特厚齿条钢板及其制造方法，解决了这特厚海工钢板用连铸坯制造的技术问题，使得工艺简化，但这两个专利披露的钢级均为690MPa级，其抗拉强度均超过船级社规范对FH550设定的抗拉强度上限值，属于不同的两个钢级。
[0004]CN108517463A披露的一种高延展性的FH550级船板钢及其制备方法，其钢板厚度范围仅为10～30mm；CN 109112429 A披露的一种具有优良低温韧性的FH550级厚板及其制造方法，其钢板厚度范围为50～80mm；以上专利制造的钢板厚度范围远远不能满足大型海洋工程装备的要求。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种采用连铸坯作为坯料来制造具有低压缩比低温韧性优良的FH550级特厚海洋工程钢板及其制造方法。据此制造的FH550钢板厚度为150mm，屈服强度≥550MPa，抗拉强度：670～830MPa，延伸率≥16％，钢板1/4处
‑
60℃和
‑
80℃下夏比冲击功均大于170J，钢板1/2处
‑
60℃和
‑
80℃下夏比冲击功分别大于130J和90J，沿钢板的厚度截面机械性能均匀。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种低压缩比低温韧性优良的150mm 厚FH550级特厚海洋工程钢板，该钢板以Fe为基础元素，且还包含如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.16％，Si：0.20～0.40％，Mn：0.9～1.30％，P：≤0.007％， S：≤0.002％，Cr：0.30～0.60％，Mo：0.4～0.6％，Ni：1.0～2.0％，Cu：0.2～ 0.4％，Al：0.05～0.10％，V：0.03～0.06％，Nb：≤0.005％，N：≤0.007％， H：≤0.00015％，B：0.0008～0.002％，Ca：0.001～0.005％，Ca/S≥1；碳当量CEV (＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15)≤0.65％。
[0007]本专利技术钢板厚度为150mm，在1/4和1/2厚度处的微观组织为回火下贝氏体+回火索氏体+回火粒状贝氏体的混合组织。
[0008]经检测，屈服强度≥550MPa，抗拉强度：670～830MPa，延伸率≥16％，钢板1/4 处
‑
60℃和
‑
80℃下夏比冲击功均大于170J，钢板1/2处
‑
60℃和
‑
80℃下夏比冲击功分别大于130J和90J，沿钢板的厚度截面机械性能均匀。
[0009]以下对本专利技术钢板化学成分设计原理：
[0010]C：是确保钢材强度所必须的元素，提高钢中的碳含量将会增加它的非平衡组织转变能力，从而提高其强度。但过高的C含量对钢的延性、韧性不利，同时也会降低材料的焊接性能和切割加工性能。本专利技术控制其含量为0.10～0.16％。
[0011]Si：是钢中的脱氧元素，并以固溶强化形式提高钢材的强度，且有利于钢材的耐腐蚀性能。Si也降低C在铁素体中的扩散速度使回火时析出的碳化物不易聚集，增加钢材的回火稳定性。Si含量低于0.10％时，脱氧效果较差，Si含量较高时降低钢板的韧性和焊接性能。本专利技术控制Si含量为0.20～0.40％。
[0012]Mn：是提高钢淬透性的元素，并起固溶强化作用以弥补钢中因C含量降低引起的强度损失。但Mn含量过高则会增加其碳当量从而损坏材料的焊接性能和降低材料的切割性能。本专利技术Mn含量控制为0.9～1.30％。
[0013]Ni：是提高钢淬透性并改善其低温韧性和显著提高耐腐蚀性特别是耐海洋大气腐蚀性能的元素。但Ni含量太高时，钢板表面易生成黏性较强的氧化铁皮，难以去除，影响钢板的表面质量。另外，Ni也是贵重金属，含量过高会增加成本。本专利技术控制其含量在1.0～2.0％。
[0014]Cr：是提高淬透性、增加回火稳定性有助于钢的强度提高的元素，在C含量较低的情况下，添加适量的Cr，可以保证钢板达到所需的强度。但由于Cr对碳当量贡献巨大，若添加过量，则将降低材料的韧性、焊接性能和火焰切割性能。本专利技术控制其含量在 0.3～0.6％。
[0015]Mo：显著提高钢的淬透性和强度。在低合金钢中添加一定量的Mo会提高其强度而不会恶化其低温冲击性能。但Mo是贵重金属，含量过高会增加成本同时也降低材料的焊接性能和火焰切割性能。本专利技术中Mo的含量控制在0.4～0.6％。
[0016]Cu：可提高钢的淬透性和降低钢材的氢致裂纹敏感性，同时也是提高钢材耐腐蚀性能的基本元素。它促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度。Cu在锈层中富集能极大地改善锈层的保护性能。为达到锈层中Cu富集的效果，要求Cu≥0.20％。但过高的Cu 含量不利于钢板的焊接性能，而且也易产生铜脆现象，恶化钢板的表面质量。为了能满足海洋工程用钢需具备一定的耐腐蚀性能，本专利技术控制Cu含量为0.2～0.4％。
[0017]V：是细化晶粒的元素，也是使V(C，N)弥散析出而显著提高钢材强度的元素。本专利技术控制其含量在0.03～0.06％。
[0018]Al：主要起固氮和脱氧作用，同时也有利于在钢材表面形成钝化膜而提高耐腐蚀性能。Al与N接合形成AlN可以有效地细化晶粒，但含量过高则含Al的夹杂物(例如氧化铝等)增加会损害钢的韧性。因此，本专利技术控制其含量在0.05～0.10％。
[0019]B：是提高钢的淬透性最为显著的元素，同时也有益于提高钢材的耐腐蚀性能。加入微量B可抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核而显著提高钢的淬透性，同时对其它性能无明显影响。本专利技术控制其含量为0.0008～0.0020％。
[0020]S、P：为钢中的有害元素，易形成偏析、夹杂等缺陷。尽管P显著提高钢材的耐大气
腐蚀性能，但它同时会显著降低钢材的韧性和焊接热影响区的韧性，因此，应尽量减少其含量。本专利技术控制P≤0.007％、S≤0.002％。
[0021]Ca：对钢中夹杂物的变质具有显著作用，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板，其特征在于：该钢板以Fe为基础元素，且还包含如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.16％，Si：0.20～0.40％，Mn：0.9～1.30％，P：≤0.007％，S：≤0.002％，Cr：0.30～0.60％，Mo：0.4～0.6％，Ni：1.0～2.0％，Cu：0.2～0.4％，Al：0.05～0.10％，V：0.03～0.06％，Nb：≤0.005％，N：≤0.007％，H：≤0.00015％，B：0.0008～0.002％，Ca：0.001～0.005％，Ca/S≥1；碳当量CEV(＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15)≤0.65％。2.根据权利要求1所述的一种低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板，其特征在于：所述钢板最大厚度可达150mm，在1/4和1/2厚度处的微观组织为回火下贝氏体+回火索氏体+回火粒状贝氏体的混合组织。3.根据权利要求1所述的低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板，其特征在于：所述钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度：670～830MPa，延伸率≥16％，钢板1/4处
‑
60℃和
‑
80℃下夏比冲击功均大于170J，钢板1/2处
‑
60℃和
‑
80℃下夏比冲击功分别大于130J和90J，沿钢板的厚度截面机械性能均匀。4.一种如权利要求1所述的低压缩比低温韧性优良的150mm厚FH550级海洋工程钢板的制造方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)冶炼连铸：冶炼原料依次经KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和直弧形连铸机连铸，冶炼出高纯净度钢水；再通过动态轻压下技术、二冷水动态控制技术、低过热度控制技术，并进一步连铸得厚度450mm的高质量连铸板坯；2)板坯缓冷：铸坯下线后，铸坯堆垛...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘观猷，苗丕峰，陈亮，白云，罗元东，周永浩，葛亮，孙宪进，张明，张铁毅，张建国，张兴国，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：