420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板及其生產方法
2023-04-27 22:17:06 2
420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板及其生產方法，其成分的重量百分含量為：C0.07%～0.11%，Si0.25%～0.50%，Mn1.40%～1.60%，P≤0.012%，S≤0.005%，Ni0.10%～0.20%，Nb0.02%～0.04%，Al0.020%～0.040%，Ti0.010%～0.020%，餘量為Fe和不可避免的雜質。本熱軋鋼板採用價格低廉的碳、錳固溶強化，通過調整優化鋼板中其它合金元素的配比，能在低貴重合金使用量條件下確保鋼板力學性能良好，用兩階段控軋控冷工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均，具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，較強的市場競爭力。本方法生產的鋼板擁有優良的綜合性能，低溫韌性有相當大的富裕量，可廣泛用於海洋工程；採用控軋控冷工藝，得到貝氏體、鐵素體的複合組織，鋼板具有良好的力學性能。
【專利說明】420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱軋鋼板及其生產方法，尤其是一種420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板及其生產方法。
【背景技術】
[0002]隨著海洋工程被納入十二五規劃，海洋工程裝備已被列為新興產業。未來海洋工程裝備和設施將支撐起我國海洋石油工業和海洋能源工業走到世界前列，與此同時將帶動國內造船、裝備製造、材料、冶金等行業實現長足發展。海洋工程裝備由於服役環境比較惡劣，其對用鋼的各項技術指標要求極高，不僅要有高的耐大氣腐蝕和耐海水腐蝕性能，還要求高強度、高韌性、易焊接等。從目前情況看，屈服強度355MPa以下的海洋工程用鋼基本實現了國產化，並且佔據了海洋工程用鋼量的90%，而420MPa及以上鋼板的推廣是將來發展趨勢，該厚度、強度級別鋼板的成功研製，對於該級別鋼板的國產化及進一步推廣應用都具有重要意義。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種具有良好綜合性能的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板；本發明還提供了一種420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法
為解決上述技術問題，本發明成分的重量百分含量為=C 0.07%?0.11%，Si 0.25%?
0.50%, Mn 1.40% ?1.60%, P 彡 0.012%, S 彡 0.005%, Ni 0.10% ?0.20%, Nb 0.02% ?0.04%,Al 0.020%?0.040%, Ti 0.010%?0.020%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
[0004]本發明所述熱軋鋼板的最大厚度為70mm。
[0005]本發明採用上述化學成分設計後，其中的碳、錳固溶強化；少量加入的Nb、N1、Ti細化晶粒，其碳氮化物起到彌散強化作用；使鋼板具有良好的力學性能。其中，各組分及含量在本發明中的作用是:
C:碳對鋼的屈服、抗拉強度、焊接性能產生顯著影響；碳通過間隙固溶能顯著提高鋼板強度，但碳含量過高，又會影響鋼的焊接性能及韌性。
[0006]S1:在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時Si也能起到固溶強化作用，但超過
0.5%時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。
[0007]Mn:錳成本低廉，能增加鋼的韌性、強度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；錳量過高，對於大厚度鋼板易出現中心偏析。
[0008]P、S:在一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性。磷使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；硫降低鋼的延展性和韌性，在軋制時造成裂紋；因此應儘量減少磷和硫在鋼中的含量。
[0009]Al:鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高衝擊韌性；鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0010]Nb:鈮的加入是為了促進鋼軋制顯微組織的晶粒細化，可同時提高強度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結晶，有效的細化顯微組織，並通過析出強化基體。焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，並保證焊接後得到比較細小的熱影響區組織，改善焊接性能。
[0011]T1:鈦是良好的脫氧劑。鋼種加Ti可與C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，這些化合物具有好的晶粒細化效果。
[0012]N1:鎳溶於奧氏體，抑制奧氏體再結晶，細化細化奧氏體晶粒，提高鋼板低溫韌性。
[0013]本發明方法採用冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，所述冶煉工序所得鋼水的重量百分含量成分如上所述。
[0014]本發明方法所述軋制工序:採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為930°C?1100°C，此階段單道次壓下量為10%?20%，累計壓下率為30%?50% ;第二階段軋制溫度為840?910°C，累計壓下率為30%?50%。
[0015]本發明方法所述冷卻工序:採用ACC水冷，入水溫度750°C?780°C，返紅溫度550。。?600。。。
[0016]本發明所述冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度彡1540土 10°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊100?120kg/120噸鋼或Fe-Ca線400?450m/120噸鋼以改變夾雜物形態。所述精煉時餵入Al線，VD前加入CaSi塊。所述VD爐真空脫氣處理的真空度彡66.6Pa，真空保持時間15min?25min。
[0017]本發明所述連鑄工序:採用300mm厚度連鑄還,鋼還按照lmin/mm厚度進行加熱。
[0018]本發明所述加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1230°C?1250°C，均熱溫度1210°C?1230°C，總加熱時間5h?6h，均熱段在爐時間Ih?1.5h。
[0019]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:本發明的化學成分設計採用價格低廉的碳、錳固溶強化，通過調整優化鋼板中其它合金元素的配比，能在低貴重合金使用量條件下確保鋼板力學性能良好，使鋼板具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，增強市場競爭力。本發明方法採用兩階段控軋控冷工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均，具有優良的綜合性能；低溫韌性有相當大的富裕量，可廣泛用於海洋工程，應用前景廣闊；採用控軋控冷工藝，得到貝氏體、鐵素體的複合組織，鋼板具有良好的力學性能。
[0020]本發明方法所得鋼板中貴重合金含量較低，成本低廉；屈服強度在460MPa?51010^，抗拉強度在56510^?61010^之間；板厚中心_40°C衝擊功彡80J ;鋼板最大厚度可達到70mm;具有貝氏體、鐵素體的複合組織。試驗結果表明:採用本發明方法所生產的鋼板具有純淨度較高、_40°C衝擊功及Z向斷面收縮率較高、焊接性能好的特點；具有低的碳當量和裂紋敏感型指數、成本低、屈強比低、低溫衝擊韌性優良、厚度方向性能及焊接性良好的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0022]圖1是本發明實施例1熱軋鋼板的組織照片；
圖2是本發明實施例2熱軋鋼板的組織照片；
圖3是本發明實施例3熱軋鋼板的組織照片；
圖4是本發明實施例4熱軋鋼板的組織照片。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:本420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板採用下述工藝方法製備而成。
[0024](I)冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時餵入Al線；鋼水溫度達到1530°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊100kg/120噸鋼(按120噸鋼加入10kg的CaSi塊計算)，以改變夾雜物形態；所述VD爐真空脫氣處理的真空度65Pa，真空保持20分鐘。
[0025](2)連鑄工序:採用300mm厚度連鑄坯成材，鋼坯按照lmin/mm厚度(按每毫米鑄坯厚度加熱一分鐘計算)進行加熱。所得鑄坯成分的重量百分比為:C 0.07%, Si 0.38%,Mn1.52%, P 0.010%, S 0.005%, Ni 0.16%, Nb 0.030%, Al 0.031%, Ti 0.017%，餘量為 Fe 和不可避免的雜質。
[0026](3)加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1230°C，均熱溫度1222°C，總加熱時間5.0h，均熱段在爐時間1.5h。
[0027](4)軋制工序:採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為100(TC，此階段單道次壓下量為16%，累計壓下率為45% ;第二階段軋制溫度為882°C，累計壓下率為40%。
[0028](5)冷卻工序:上述軋制工序後進行ACC水冷，入水溫度780°C，返紅溫度570°C ；冷卻後即可得到厚度為70mm的熱軋鋼板。
[0029]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度489MPa，抗拉強度605MPa，屈強比0.81，板厚中心-401:衝擊功平均8訂。組織照片見圖1，由圖1可見，本實施例所得熱軋鋼板具有貝氏體、鐵素體的複合組織。
[0030]實施例2:本大厚度熱軋鋼板採用下述工藝方法製備而成。
[0031](I)冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時餵入Al線；鋼水溫度達到1550°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊105kg/120噸鋼，以改變夾雜物形態；所述VD爐真空脫氣處理的真空度< 65Pa，真空保持15分鐘。
[0032](2)連鑄工序:採用300mm厚度連鑄還成材,鋼還按照lmin/mm厚度進行加熱。所得鑄坯成分的重量百分比為:C 0.09%, Si 0.32%, Mn 1.6%，P 0.006%, S 0.003%, Ni 0.19%,Nb 0.025%, Al 0.029%, Ti 0.015%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
[0033](3)加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1238°C，均熱溫度1210°C，總加熱時間6.0h，均熱段在爐時間1.0h。
[0034](4)軋制工序:採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為1050°C，此階段單道次壓下量為10%，累計壓下率為35% ;第二階段軋制溫度為840°C，累計壓下率為45%。
[0035](5)冷卻工序:上述軋制工序後進行ACC水冷，入水溫度780°C，返紅溫度600°C ；冷卻後即可得到厚度為70mm的熱軋鋼板。
[0036]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度491MPa，抗拉強度:605MPa，屈強比0.81，板厚中心_40°C衝擊功平均89J。組織照片見圖2，由圖2可見，本實施例所得熱軋鋼板具有貝氏體、鐵素體的複合組織。
[0037]實施例3:本大厚度熱軋鋼板採用下述工藝方法製備而成。
[0038]( I)冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時餵入Al線；鋼水溫度達到1530°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊113kg/120噸鋼，以改變夾雜物形態；所述VD爐真空脫氣處理的真空度66.6Pa，真空保持25分鐘。
[0039](2)連鑄工序:採用300mm厚度連鑄還成材,鋼還按照lmin/mm厚度進行加熱。所得鑄坯成分的重量百分比為:C 0.10%, Si 0.50%, Mn 1.4 %，P 0.008%, S 0.001%, Ni 0.20%,Nb 0.033%, Al 0.035%, Ti 0.010%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
[0040](3)加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1239°C，均熱溫度1226°C，總加熱時間5.5h，均熱段在爐時間1.5h。
[0041](4)軋制工序:採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為1100°C，此階段單道次壓下量為16%，累計壓下率為50% ;第二階段軋制溫度為880°C，累計壓下率為30%。
[0042](5)冷卻工序:上述軋制工序後進行ACC水冷，入水溫度750°C，返紅溫度550°C ；冷卻後即可得到厚度為70mm的熱軋鋼板。
[0043]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度505MPa，抗拉強度585MPa，屈強比0.86，板厚中心_40°C衝擊功平均115J。組織照片見圖3，由圖3可見，本實施例所得熱軋鋼板具有貝氏體、鐵素體的複合組織。
[0044]實施例4:本大厚度熱軋鋼板採用下述工藝方法製備而成。
[0045](I)冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時餵入Al線；鋼水溫度達到1540°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊120kg/120噸鋼，以改變夾雜物形態；所述VD爐真空脫氣處理的真空度< 63Pa，真空保持22分鐘。
[0046](2)連鑄工序:採用300mm厚度連鑄還成材,鋼還按照lmin/mm厚度進行加熱。所得鑄坯成分的重量百分比為:C 0.11%, Si 0.38%, Mn 1.52%, P 0.012%, S 0.003%, Ni 0.16%,Nb 0.040%, Al 0.040%, Ti 0.016%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
[0047](3)加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1250°C，均熱溫度1230°C，總加熱時間5.2h，均熱段在爐時間1.2h。
[0048](4)軋制工序:採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為930°C，此階段單道次壓下量為20%，累計壓下率為30%;第二階段軋制溫度為910°C，累計壓下率為50%。
[0049](5)冷卻工序:上述軋制工序後進行ACC水冷，入水溫度768°C，返紅溫度550°C ；冷卻後即可得到厚度為70mm的熱軋鋼板。
[0050]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度511MPa，抗拉強度590MPa，屈強比0.87，板厚中心_40°C衝擊功平均98J。組織照片見圖4，由圖4可見，本實施例所得熱軋鋼板具有貝氏體、鐵素體的複合組織。
[0051]實施例5:本大厚度熱軋鋼板採用下述工藝方法製備而成。
[0052](I)冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時餵入Al線；鋼水溫度達到1540°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入Fe-Ca線400m/120噸鋼，以改變夾雜物形態；所述VD爐真空脫氣處理的真空度60Pa，真空保持18分鐘。
[0053](2)連鑄工序:所得鑄坯成分的重量百分比為:C 0.08%, Si 0.25%，Mn 1.46%，P0.005%, S 0.002%, Ni 0.13%, Nb 0.020%, Al 0.026%, Ti 0.020%，餘量為 Fe 和不可避免的雜質。其餘同實施例1。
[0054](3)、(4)和(5)同實施例1。
[0055]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度501MPa，抗拉強度588MPa，強比0.85，板厚中心_40°C衝擊功平均112J。
[0056]實施例6:本大厚度熱軋鋼板採用下述工藝方法製備而成。
[0057](I)冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，精煉時餵入Al線；鋼水溫度達到1540°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入Fe-Ca線450m/120噸鋼，以改變夾雜物形態；所述VD爐真空脫氣處理的真空度60Pa，真空保持18分鐘。
[0058](2)連鑄工序:所得鑄坯成分的重量百分比為:C 0.08%, Si 0.25%，Mn 1.46%，P
0.005%, S 0.002%, Ni 0.10%, Nb 0.031%, Al 0.020%, Ti 0.014%，餘量為 Fe 和不可避免的雜質。其餘同實施例1。
[0059](3)、(4)和(5)同實施例1。
[0060]本實施例所得熱軋鋼板的力學性能為:屈服強度489MPa，抗拉強度592MPa，屈強比0.83，板厚中心_40°C衝擊功平均88J。
【權利要求】
1.一種420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板，其特徵在於，其成分的重量百分含量為:C 0.07% ?0.11%，Si 0.25% ?0.50%，Mn 1.40% ?1.60%，P 彡 0.012%，S 彡 0.005%，Ni0.10% ?0.20%, Nb 0.02% ?0.04%, Al 0.020% ?0.040%, Ti 0.010% ?0.020%，餘量為 Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板，其特徵在於:所述熱軋鋼板的最大厚度為70mm。
3.—種420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其採用冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，其特徵在於，所述冶煉工序所得鋼水的重量百分含量成分為:C 0.07%?0.11%, Si 0.25% ?0.50%，Mn 1.40% ?1.60%，P 彡 0.012%，S 彡 0.005%，Ni 0.10% ?0.20%，Nb 0.02% ?0.04%, Al 0.020% ?0.040%, Ti 0.010% ?0.020%,餘量為 Fe 和不可避免的雜質。
4.根據權利要求3所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於，所述軋制工序:採用再結晶區+未再結晶區兩階段控軋工藝進行軋制；第一階段軋制溫度為930°C?1100°C，此階段單道次壓下量為10%?20%，累計壓下率為30%?50% ;第二階段軋制溫度為840?910°C，累計壓下率為30%?50%。
5.根據權利要求3所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於，所述冷卻工序:採用ACC水冷，入水溫度750°C?780°C，返紅溫度550°C?600°C。
6.根據權利要求3所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於，所述冶煉工序:鋼水先經電爐冶煉，再送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度彡1540±10°C後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊100?120kg/120噸鋼或Fe-Ca線400?450m/120噸鋼。
7.根據權利要求6所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於:所述精煉時餵入Al線，VD前加入CaSi塊。
8.根據權利要求6所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於:所述VD爐真空脫氣處理的真空度< 66.6Pa,真空保持時間15min?25min。
9.根據權利要求3所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於，所述連鑄工序:採用300_厚度連鑄還,鋼還按照lmin/_厚度進行加熱。
10.根據權利要求3- 9任意一項所述的420MPa級海洋工程用大厚度熱軋鋼板的生產方法，其特徵在於，所述加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1230°C?1250°C，均熱溫度1210°C?1230°C，總加熱時間5h?6h，均熱段在爐時間Ih?1.5h。
【文檔編號】C22C38/14GK104357742SQ201410626991
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】張志軍 申請人:舞陽鋼鐵有限責任公司