一种高性能海洋系泊链钢及其制造方法技术

一种高性能海洋系泊链钢及其制造方法，包括如下步骤：ａ．出钢成分质量百分比为：Ｃ　０．１６～０．２７，Ｍｎ　０．４０～１．４５，Ｓｉ　０．１５～０．５０，Ｃｒ　１．２５～２．５０，０＜Ｎｉ＜１．２０，Ｍｏ　０．２０～０．６０，Ａｌ　０．０１～０．０６，Ｎ　０．００４～０．０１５，Ｓ≤０．００５，Ｐ≤０．０１５，０＜Ｃｕ＜０．５０，余Ｆｅ；ｂ．电炉或转炉初炼，经炉外精炼、真空脱气后浇注成钢锭或连铸坯；ｃ．入加热炉温度≤９００℃，加热升温速度≤１５０℃／ｈ；加热至１１００～１３００℃后保温４０分钟以上，初轧开坯或成品轧机轧制，终轧温度≤１０５０℃；ｄ．初轧坯在１０００～１２５０℃加热后热轧或锻制成圆钢，终轧温度≤１０５０℃，轧后空冷或缓冷或≥６００℃软化热处理。本发明专利技术成品性能达到并超过四级半和五级系泊链钢的要求。

High performance ocean mooring chain steel and manufacturing method thereof

A high performance marine mooring chain steel and its manufacturing method, which comprises the following steps: A. steel component quality percentage: C 0.16 ~ 0.27, 0.40 ~ 1.45 Mn, Si 0.15 ~ 0.50, 1.25 ~ 2.50 Cr, 0 < Ni < 1.20, Mo 0.20 ~ 0.60, 0.01 ~ 0.06 Al, N 0.004 ~ 0.015. S = 0.005, P = 0.015, 0 < Cu < 0.50, more than Fe; B. furnace or converter steelmaking, by refining, vacuum degassing after pouring into ingot or billet; C. into the heating furnace temperature less than 900 DEG C, heating speed is less than or equal to 150 DEG C / h; heating to 1100 to 1300 DEG C 40 minutes to heat On blooming or finished rolling, finish rolling temperature less than 1050 DEG C; D. bloom in 1000 ~ 1250 DEG C after heating hot rolling or forging made of round steel, final rolling temperature less than 1050 DEG C, air cooling after rolling or slow cooling or heat treatment of more than 600 DEG C for softening. The performance of the finished product meets and exceeds the requirements of grade four, semi - and five grade mooring chain steel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低合金钢领域，特别涉及。
技术介绍
系泊链钢按其强度级别可以分为三级(R3)、三级半(R3S)、四级(R4)，其链环整体调质后的强度级别分别为690Mpa、 770Mpa、 860Mpa，而且需要具有高的塑性、韧性及屈强比《0.92的安全性要求。目前各国船级社认可的最高级另lj的系泊链钢为四级。近年来，随着海洋资源的深入开发，在全球范围内，深海采油、海洋勘探等用途的海洋设施的增多，对系泊这些设施的60 160mm大直径系泊链的需求也日益增加。另一方面，虽然海洋设施趋于大型化、高强化，然而由于其装载重量的限制，链径不可能再扩大，于是需要更高强度级别，更可靠的材料制造系泊链，以经受寒、暑和狂风巨浪。而目前国内外所生产的四级系泊链往往已经不能满足上述性能要求，从而，更高强度级别系泊链钢的研究和生产显得尤为迫切。目前国际上已提出草拟标准，要求系泊链整体热处理后的抗拉强度分别》960Mpa (R4S，四级半)和》1000Mpa (R5，五级)，屈强比(屈服与强度之比)《0.92，延伸率》12%，断面收縮率>50%，冲击功(-20°CAkv)》58J，慢应变速率拉伸测量HE (氢脆)和SCC (应力腐蚀开裂)等附加要求。由于大径链冷却困难，其具有的淬透性必须比相同强度级别的钢板高得多。目前国内外大量生产的四级钢，已形成化学成分大致为0.22C-1.5Mn-l.lCr-0.8Ni-0.4Mo，碳当量Ceq大致《0.88。其与中国专利申请号99116494.6中介绍的国内外常用四级链钢的成分相差不大。为进一步提高链钢强度，有二条途径 一、是降低回火温度；二、是继续增加淬透性，即增加组织中马氏体-下贝氏体的体积分数。但是降低回火温度不仅使屈强比提高(如日本特许出愿公开昭60-89551实施例中回 火温度为550 565°C，抗拉强度尚未达到1000MPa，屈强比已超过0.92)， 何况在连续式调质炉中回火，温度低于60(TC不容易保持炉温的稳定，还 要防止回火脆性引起韧性下降，须更严格控制各类元素，因此五级链钢的 生产不可能利用该途径；以提高C增加淬透性，会劣化韧性和增加焊接裂 纹的发生概率。而增加合金元素，不仅提高成本，同时也增大Ceq，从而 提高链环淬火开裂的风险，同时屈强比也往往不合格。从成分分析可见，除了Mn、 Cr比例根本不同外，就Ni元素而言，日 本专利昭60-89551中无Ni，而中国专利申请号98110160.7和中国专利申 请号99116494.6中Ni含量较低。从力学性能对比可见，中国专利申请号99116494.6和日本特许出愿公 开昭60-89551，前者的部分实验抗拉强度达到1000Mpa，然而无屈强比 数据，而且热处理钢材的冲击韧性低，焊口冲击韧性则非常低。日本特许 出愿公开昭60-89551直径84mm的圆钢在淬火和565。C回火的实施例中 虽然有部分达到了抗拉强度lOOOMPa，但是相应的屈强比在0.92和0.93 之间，难以满足《0.92的要求；对于中国专利申请号98110160.7，其中直 径80mm的圆钢在93(TC淬火-650。C高温回火，其抗拉强度虽然达到了 1000Mpa，但是对照与之成分相近的日本特许出愿公开昭60-89551的实施 例和我们的生产实践，发现其数据与应有的变化规律相差甚远，由此对该 批数据的准确性表示怀疑。从生产工艺来看，日本特许出愿公开昭60-89551实施例中回火温度 为550 565。C，不易在连续式调质炉回火处理中使用(因为温度低于600 t:不易保持炉温的稳定)，更低于船规允许的最低回火温度57(TC。中国 专利申请号98110160.7规定了电炉冶炼中氧化温度不低于158(TC，属于 通用工艺；又规定钢锭加热温度125(TC，防止过烧。该专利规定在立式连 续式调质炉中进行淬火加回火处理，其中淬火温度为900 930°C，水冷至 室温，回火温度为620 650°C，水冷至室温。如前所述该工艺与日本特许 出愿公开号昭60-89551使用的工艺及我们的实际数据差别太大，因此怀疑 其可靠性。5表l原有系泊链钢专利的成分(重量％)<table>table see original document page 6</column></row><table>
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供，通 过重新设计合金成分及调整其制造方法，解决现有系泊链钢性能不足和热 处理工艺不理想问题，全面提高整体热处理后系泊链钢和系泊链的性能，即抗拉强度》1000Mpa，屈强比《0.92，延伸率>12%，断面收縮率》50%，冲击功-20。C Akv)》58J。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是，一种高性能海洋系泊链钢，其成分质量百分比为C0.16 0.27， Mn 0.40 1.45， Si0.15 0.50， Cr 1.25 2.50， Mo 0.20 0.60， A10.01 0.06， N 0.004 0.015， S《0.005， P《0.015,余量为Fe和不可避免杂质。进一歩，本专利技术的系泊链钢还包括Nb、 V、 Ti、 Ca中的一种或一种 以上微合金化元素，其含量为Nb《0.05， V《0.10， Ti《0.020， Ca《0.004， 以质量百分比计。本专利技术的系泊链钢还包括0〈Ni〈1.20， 0<Cu<0.50，以质量百分比计。以下是本专利技术主要合金元素的作用及其限定说明 C0.16 0.27%碳可以提高钢的强度，同时又可以提高钢的淬透性。碳含量低于0.16 %，不易达到强度要求，增加合金用量；高于0.27%，钢易产生冷却裂纹 和制链焊接及热处理淬火裂纹，也不允许高温加热钢锭和连铸坯，以免过 烧。因此，须严格控制C含量。Mn 0.40 1.45%锰是作为提高钢的强度和韧性，在三 四级系泊链钢中，锰是为了提 高钢的淬透性而加入的主要合金元素，其数量也相对最多。但锰易产生成 分偏析，影响组织和性能的均匀性，从而影响焊缝韧性和其他附加性能。 尤其应予指出的是，Mn增加组织中马氏体的含量，从而提高屈强比，因 此含量不宜过高，相比原有专利，本专利技术大大降低了锰的含量。Si 0.15 0.50%硅可提高钢的强度及淬透性，并和锰同样有脱氧效果，其最低含量为 0.15%才能有效果，但是硅含量过高，由于硅易被氧化，闪光焊时易产生 硅酸盐夹杂，将降低钢的焊接断口的韧性，因此设定其上限为0.50%。Cr 1.25 2.50%铬是提高系泊链钢强度及淬透性的主要元素，其同时提高钢的抗腐蚀 能力，并具有提高回火稳定性的作用。因此铬含量不应低于1.0%，相对 现有专利，本专利技术提高了铬的含量。由于Cr与Mo配合能够扩大贝氏体转变区域，提高贝氏体转变温度，因此本专利技术钢淬火组织中上贝氏体的比例 有所增加，限制了马氏体/下贝氏体的比例，保证了高强链钢高居不下的屈 强比明显降低，使高强钢《0.92的屈强比指标难题得以实现。Ni 0<Ni<1.20%根据船规，四级以上钢的镍含量不得小于0.20%。镍可以提高钢的淬 透性，具有提高钢的强度而不降低韧性的特点，其C叫系数较低，必要时 可以用于平衡C叫，不使C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能海洋系泊链钢，其成分质量百分比为：Ｃ　０．１６～０．２７，Ｍｎ０．４０～１．４５，Ｓｉ　０．１５～０．５０，Ｃｒ　１．２５～２．５０，Ｍｏ　０．２０～０．６０，Ａｌ　０．０１～０．０６，Ｎ　０．００４～０．０１５，Ｓ≤０．００５，Ｐ≤０．０１５，余量为Ｆｅ和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1. 一种高性能海洋系泊链钢，其成分质量百分比为C 0.16～0.27，Mn0.40～1.45，Si 0.15～0.50，Cr 1.25～2.50，Mo 0.20～0.60，Al 0.01～0.06，N 0.004～0.015，S≤0.005，P≤0.015，余量为Fe和不可避免杂质。2. 如权利要求1所述的高性能海洋系泊链钢，其特征是，还包括Nb、 V、 Ti、 Ca中的一种或一种以上微合金化元素，其含量为Nb《0.05， V《 0.10， Ti《0.020， Ca《0.004，以质量百分比计。3. 如权利要求1或2所述的高性能海洋系泊链钢，其特征是，还包括 0<Ni<1.20， 0<Cu<0.50，以质量百分比计。4. 如权利要求1所述的高性能海洋系泊链钢的制造方法，其包括如下歩骤a) 其出钢成分质量百分比为C 0.16 0.27， Mn 0.40 1.45， Si 0.15 0.50，Cr 1.25 2.50，Mo 0.20 0.60， Al 0.0卜0.06，N 0.004 0.015， S《0.005， P《0.015，余量为Fe和不可避免杂质；b) 按照上述出钢目标成分配比，采用电炉或转炉初炼，经炉外精炼、 真空脱气后浇注成钢锭或连铸坯；钢锭或连铸坯的截面积与成品圆 钢截面积之比大于9;c) 钢锭或连铸坯入加热炉温度《90(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷匠，李华卫，朱延果，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]