一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及海洋工程结构钢厚板技术领域，尤其涉及一种980MPa级超低碳贝氏体钢及其制备方法。一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，化学成分按重量计包含：C≤0.04％、Mn：1.3％～1.5％、Mo：1.0％～1.2％、Nb：0.05％～0.08％、Ni：6.0％～8.0％、Cr：0.8％～1.2％、Ti：0.010％～0.020％、Al：0.40％

【技术实现步骤摘要】
一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程结构钢厚板
，尤其涉及一种980MPa级超低碳贝氏体钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]超低碳贝氏体钢(ULCB)是近年来国际上新发展的一大类高强度、高韧性、多用途钢种。超低碳贝氏体钢的合金设计思路与原有的高强度低合金钢不同，通过大幅度减少碳含量，消除了碳元素对钢的韧性和焊接性能的影响。目前，超低碳贝氏体钢已广泛的应用于石油管线、交通建筑及海洋设施等领域。
[0003]目前，我国最高强度级别的海洋工程用钢牌号为EH960钢，其主要成分为：C≤0.18％、Si≤0.80％、Mn≤1.70％、Ni≤2.00％、Cr≤1.50％、Cu≤0.50％、Mo≤0.70％、Nb≤0.060％、Al≥0.018％，该钢板采用淬火+回火工艺进行生产。该生产工艺制备的钢板最大厚度规格为50mm，屈服强度≥960MPa，抗拉强度：980
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1150MPa，
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40℃横向冲击功≥46J，
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40℃纵向冲击功≥69J。
[0004]由于当前EH 960钢合金体系在生产50mm以上厚度规格钢板时，存在截面性能不均匀，中心位置的屈服强度富裕量小、韧性级别仅为E级(
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40℃)，导致EH960钢不能应用于极寒环境下的海洋工程装备。此外，EH960钢的焊接接头粗晶热影响区
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40℃冲击功性能相对较低，阻碍了其进一步扩大应用范围。为了拓宽EH960钢厚度规格，提升钢板的韧性级别至F级(
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60℃)，以适应极寒环境下装备考核要求，亟需将超低碳贝氏体组织设计的方法应用于该体系钢，开展相应研究工作，解决现有EH960钢厚度规格以及低温韧性提升的问题，满足海洋工程提出的新要求。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢及其制备方法，用以解决现有EH960钢最大厚度规格适应性小、低温韧性相对较低的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，化学成分按重量计包含：C≤0.04％、Mn：1.3％～1.5％、Mo：1.0％～1.2％、Nb：0.05％～0.08％、Ni：6.0％～8.0％、Cr：0.8％～1.2％、Ti：0.010％～0.020％、Al：0.40％
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0.60％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0008]进一步地，所述钢的微观组织为板条贝氏体、M
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A组元及薄膜状残余奥氏体，板条贝氏体中具有弥散析出的纳米级Ni3Al析出相。
[0009]进一步地，所述钢最大厚度规格为80mm。
[0010]进一步地，一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，化学成分按重量计包含：C：0.025％～0.038％、Mn：1.32％～1.48％、Mo：1.04％～1.18％、Nb：0.055％～0.073％、Ni：
6.5％～7.8％、Cr：0.85％～1.16％、Ti：0.012％～0.016％、Al：0.42％
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0.58％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0011]另一方面，本专利技术提供了一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢的制备方法，用于制备上述980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，包括铁水预处理
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转炉冶炼
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LF精炼
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RH精炼
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连铸
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控轧控冷
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回火热处理工艺步骤，所述RH精炼，控制杂质含量，按重量计：P≤0.008％、S≤0.003％、O≤0.0030％、N≤0.0040％、H≤0.0002％。
[0012]进一步地，所述连铸过程采用结晶器内强冷和二冷区弱冷的水量，控制过热度为15～25℃，拉速≤1.1m/min，连铸后进入缓冷坑处理。
[0013]进一步地，所述控轧控冷将连铸坯进行加热，加热温度1200～1250℃，加热时间1.5～2h。
[0014]进一步地，所述控轧控冷采用两阶段轧制，第一阶阶段轧制为粗轧，开轧温度为1150～1180℃，终轧温度≥980℃，累计变形量≥65％。
[0015]进一步地，所述两阶段轧制中，开轧温度为900～930℃，终轧温度为800～850℃，累计变形量≥30％。
[0016]进一步地，所述回火热处理工艺为加热温度500℃～600℃，保温时间为2
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3h。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0018]1、本专利技术提供了一种新的980MPa级海洋工程用钢合金成分体系，本专利技术采用超低C设计，并加入Mn、Mo、Nb抑制了先共析铁素体生成，使得该合金体系能够在较宽冷速范围内得到均匀的贝氏体组织，加入较高含量的Ni保证了钢的优异低温韧性，加入高Al含量保证了纳米级Ni3Al相在回火过程析出，提供强烈的析出强化作用。
[0019]2.本专利技术提供了一种能够生产最大厚度为80mm的980MPa级海洋工程用钢的合金成分体系与制备方法。本钢种的合金成分体系在较宽的冷速范围能够得到性能均匀的超低碳贝氏体组织，保证了材料在截面厚度方向的组织与性能均匀性，最大能够适应80mm厚的钢板生产，超过现有EH960钢的50mm最大厚度规格。
[0020]3.本专利技术提供了一种高强度低温韧性优异的980MPa级海洋工程用钢，由于超低碳贝氏体钢显微组织细化、高Ni含量控制(6.0
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8.0％)以及薄膜状奥氏体形成，保证了钢的韧性级别达到F级，
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60℃横向冲击功≥100J，
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60℃纵向冲击功≥150J，高于现有EH960钢的E级韧性水平。
[0021]4.本专利技术提供了一种焊接抗裂性好以及焊接接头韧性优异的980MPa级海洋工程用钢，本钢种由于超低碳含量设计，处于Graville图的易焊接区，具有良好的抗裂性，能够在室温条件下进行不预热焊接；同时由于Ni含量较高以及显微组织的控制，焊接接头中粗晶热影响区
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40℃冲击功≥80J，高于现有EH960钢焊接接头粗晶热影响区韧性水平。
[0022]5.本专利技术提供了一种生产工艺成本更低的980MPa级海洋工程用钢制备方法，采用控轧控冷+回火工艺生产，与现有EH960钢生产方法相比，省去了调质工艺，节约了能源，降低了生产工艺成本。
[0023]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，其特征在于，化学成分按重量计包含：C≤0.04％、Mn：1.3％～1.5％、Mo：1.0％～1.2％、Nb：0.05％～0.08％、Ni：6.0％～8.0％、Cr：0.8％～1.2％、Ti：0.010％～0.020％、Al：0.40％
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0.60％，其余为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，其特征在于，所述钢的微观组织为板条贝氏体、M
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A组元及薄膜状残余奥氏体，板条贝氏体中具有弥散析出的纳米级Ni3Al析出相。3.根据权利要求1所述980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，其特征在于，所述钢最大厚度规格为80mm。4.根据权利要求1所述980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，其特征在于，化学成分按重量计包含：C：0.025％～0.038％、Mn：1.32％～1.48％、Mo：1.04％～1.18％、Nb：0.055％～0.073％、Ni：6.5％～7.8％、Cr：0.85％～1.16％、Ti：0.012％～0.016％、Al：0.42％
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0.58％，其余为铁和不可避免的杂质。5.一种980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢的制备方法，用于制备权利要求1至4任一项所述980MPa级海洋工程用超低碳贝氏体钢，其特征在于，包括铁水预处理
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转炉冶炼
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【专利技术属性】
技术研发人员：柴希阳，罗小兵，潘涛，王天琪，李健，师仲然，柴锋，
申请(专利权)人：中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：