專利名稱：一種大厚度海洋工程用鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵技術領域，具體涉及一種大厚度海洋工程用鋼板及其生產方法。
背景技術：
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。與此同時， 海洋工程裝備和設施產業也帶動了造船、裝備制造、材料、冶金等行業實現長足發展。海洋工程裝備由于服役環境比較惡劣，對使用的鋼板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，還要求具有高強度、高韌性、易焊接等性能。從目前情況看， 屈服強度在355MPa以下的海洋工程用鋼板已有規模化生產，基本滿足了使用要求。但是屈服強度高于460MPa的海洋工程用鋼板生產較少，且厚度小，不能達到使用要求。因此大厚度、強度級別高的海洋工程用鋼板的成功研制將對海洋工程的快速發展產生重要意義。

發明內容
本發明的目的在于提供一種大厚度海洋工程用鋼板。本發明的目的還在于提供一種大厚度海洋工程用鋼板的生產方法。為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是一種大厚度海洋工程用鋼板，由以下重量百分含量的組分組成C :0. 07% 0. 09%，Si 0. 15% 0. 40%，Mn :1. 40% 1. 50 %，P 彡 0. 012 %，S 彡 0. 005 %，Ni :0. 60 % 0. 70 %，Nb :0. 030 % 0. 040 %，Al 0. 020% 0. 045%, Mo 0. 13% 0. 17%, V 0. 04% 0. 05%, Ti 0. 012% 0. 020%，余量為Fe和不可避免的雜質。優選的，大厚度海洋工程用鋼板由以下重量百分含量的組分組成C :0. 07% 0. 08 %, Si 0. 25 % 0. 35 %，Mn :1. 40 % 1. 50 %，P 彡 0. 012 %，S 彡 0. 005 %, Ni 0. 60% 0. 70%, Nb 0. 030% 0. 040%, Al :0. 020% 0. 030%, Mo :0. 13% 0. 14%, V 0. 04% 0. 05%, Ti 0. 012% 0. 015%，余量為!^e和不可避免的雜質。—種大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，包括以下步驟(1)冶煉鋼水先經電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1550 1570°C后轉入VD爐真空脫氣處理，經真空脫氣處理后進行連鑄，制得連鑄坯；(2)加熱加熱所述連鑄坯，加熱溫度為1200 1220°C，均熱溫度為1180 1200°C，總加熱時間10 15min/Cm，加熱段和均熱段總時間為5. 5 10小時；(3)軋制采用再結晶+未再結晶兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制的開軋溫度為930°C 1100°C，終軋溫度為920 970°C，第一階段的單道次壓下量為10% 20%，累計壓下率為30% 50% ；第二階段軋制的開軋溫度為840 910°C，終軋溫度為 830 870°C，第二階段的累計壓下率為30% 50%，得到鋼板粗品；(4)熱堆垛所述鋼板粗品經熱堆垛處理，熱堆垛溫度為600 650°C，堆垛時間為 48 60小時；(5)熱處理對熱堆垛處理后的鋼板粗品進行熱處理，熱處理包括淬火步驟和回火步驟；淬火步驟淬火溫度900°C，淬火時間PLC+50min，水冷，冷卻輥速1. 5m/min ；回火步驟回火溫度580°C，保溫時間3. 5min/mm ；制得成品鋼板，成品鋼板由以下重量百分含量的組分組成C :0. 07% 0. 09%,Si 0. 15% 0. 40%,Mn :1. 40% 1. 50%,P^O. 012%, S 彡 0. 005%, Ni 0. 60% 0. 70%, Nb :0. 030% 0. 040%, Al :0. 020% 0. 045%, Mo 0. 13% 0. 17%, V 0. 04% 0. 05%, Ti :0. 012% 0. 020%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。進一步的，步驟(1)中所述的真空脫氣處理的真空度為0 66. 6Pa,真空保持時間為20 60分鐘。步驟(1)中連鑄時的連鑄溫度為1535 1545°C。得到的連鑄坯的厚度為330mm。本發明提供的大厚度海洋工程用鋼板采用的化學成分設計為C、Mn固溶強化；加入少量的Nb、V細化晶粒，Nb、V的碳氮化物起到彌散強化作用。其中各組分在本發明提供的大厚度海洋工程用鋼板中的作用介紹如下C對鋼的屈服強度、抗拉強度、焊接性能產生顯著影響，C通過間隙固溶能顯著提高鋼板的強度，但C含量過高會影響鋼的焊接性能及韌性；Si在煉鋼中用作還原劑和脫氧劑，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；Mn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；Mn含量過高時會使大厚度鋼板出現中心偏析；P、S在一般情況下都是鋼中的有害元素，增加鋼的脆性，P使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；S降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋，因此，應盡量減少P和S在鋼中的含量；Al是鋼中常用的脫氧劑，鋼中加入少量的鋁可細化晶粒，提高沖擊韌性，Al還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，Al含量過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能；Nb的加入是為了促進鋼軋制顯微組織的晶粒細化，并可同時提高強度和韌性，Nb 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，并通過析出強化基體，Nb可降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，焊接過程中，Nb原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細小的熱影響區組織，改善焊接性能；V是鋼的優良脫氧劑，鋼中加V可細化組織晶粒，提高強度和韌性，V與C形成的碳化物在高溫高壓下可提高鋼的抗氫腐蝕能力；Ti是良好的脫氧劑，鋼中加Ti可與C元素形成Ti的碳化物，具有好的晶粒細化效果；Ni溶于奧氏體，抑制奧氏體再結晶，細化奧氏體晶粒，提高鋼板低溫韌性；Mo的碳化物溶于奧氏體，抑制奧氏體再結晶、促進鐵素體轉變，同時提高鋼板強度和韌性。本發明提供的大厚度海洋工程用鋼板的化學成分設計采用價格低廉的碳、錳固溶強化，通過調整優化鋼板中其它元素的配比，能在低碳當量條件下確保鋼板的力學性能良好，使鋼板具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，還能減低成本，增強市場競爭力。本發明鋼板的生產方法采用晾鋼軋制工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均問題，具有優良的綜合性能；低溫韌性有相當大的富裕量，可廣泛用于海洋工程，應用前景廣闊；本發明鋼板的生產方法采用淬火+回火的熱處理工藝，得到鐵素體、針狀鐵素體、粒貝等低碳貝氏體復合組織結構鋼板。本發明大厚度海洋工程用鋼板具有組織均勻、細小的特點。采用本發明提供的生產方法制得的大厚度海洋工程用鋼板具有低的碳當量和裂紋敏感型指數，成本低、屈強比適中、低溫沖擊韌性優良、厚度方向性能及焊接性良好。本發明提供的大厚度海洋工程用鋼板具有以下優點鋼質純凈，P <0.012%， S^O. 005% ；低溫沖擊韌性好，低溫沖擊功高，-40°c沖擊功在150J以上；厚度(Z向)拉伸斷面收縮率高，斷面收縮率在50% 60%之間；鋼板厚度大，最大厚度可達到150mm;鋼板強度高，屈服強度在460MPa以上，抗拉強度在530MPa 650MPa之間；焊接性能好、延伸率高、抗層狀撕裂性能好；低溫時效沖擊韌性好，5%應變時效_40°C沖擊功大于100J ；鋼板中合金元素含量低，使用的貴金屬少，生產成本低。本發明提供的大厚度海洋工程用鋼板適合海洋工程大厚度結構件使用。
具體實施例方式實施例1本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板由以下重量百分含量的組分組成C: 0. 07%, Si :0. 25%, Mn 1. 40%, P 0. 012%, S :0. 005 %，Ni :0. 70 %, Nb :0. 030 %, Al 0. 020%, Mo 0. 17%, V 0. 04%, Ti :0. 012%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，包括以下步驟(1)冶煉鋼水先經電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1550°C后轉入VD爐真空脫氣處理，真空脫氣處理的真空度為66. 6Pa，真空保持時間為60分鐘，經真空脫氣處理后進行連鑄，制得連鑄坯，連鑄時的連鑄溫度為1535°C，連鑄坯的厚度為330mm ；(2)加熱加熱連鑄坯，加熱溫度為1220°C，均熱溫度為1180°C，總加熱時間 15min/Cm，加熱段和均熱段總時間為5. 5小時；(3)軋制采用再結晶+未再結晶兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制的開軋溫度為1100°c，終軋溫度為970°C，第一階段的單道次壓下量為20 %，累計壓下率為50% ； 第二階段軋制的開軋溫度為840°C，終軋溫度為830°C，第二階段的累計壓下率為30%，得到鋼板粗品；(4)熱堆垛鋼板粗品經熱堆垛處理，熱堆垛溫度為600°C，堆垛時間為48小時；(5)熱處理對熱堆垛處理后的鋼板粗品進行熱處理，熱處理包括淬火步驟和回火步驟；淬火步驟淬火溫度900°C，淬火時間PLC+50min，水冷，冷卻輥速1. 5m/min ；回火步驟回火溫度580°C，保溫時間3. 5min/mm ；制得成品鋼板。成品鋼板的厚度為150mm。本實例的鋼板的力學性能屈服強度480MPa，抗拉強度560MPa，_40°C沖擊功平均為150J，5%應變時效-40°C沖擊功平均為100J，Z向拉伸斷面收縮率平均為50%。實施例2本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板由以下重量百分含量的組分組成C: 0. 08%, Si :0. 15%, Mn 1. 50%, P 0. 010%, S :0. 003 %，Ni :0. 60 %, Nb :0. 040 %, Al 0. 045%, Mo 0. 13%，V :0. 05%, Ti :0. 020%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，包括以下步驟
(1)冶煉鋼水先經電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1570°C后轉入VD爐真空脫氣處理，真空脫氣處理的真空度為6Pa，真空保持時間為20分鐘，經真空脫氣處理后進行連鑄，制得連鑄坯，連鑄時的連鑄溫度為1545°C，連鑄坯的厚度為330mm ；(2)加熱加熱連鑄坯，加熱溫度為1200°C，均熱溫度為1200°C，總加熱時間 lOmin/cm，加熱段和均熱段總時間為10小時；(3)軋制采用再結晶+未再結晶兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制的開軋溫度為930°C，終軋溫度為920°C，第一階段的單道次壓下量為10%，累計壓下率為30% ；第二階段軋制的開軋溫度為910°C，終軋溫度為870°C，第二階段的累計壓下率為50%，得到鋼板粗品；(4)熱堆垛鋼板粗品經熱堆垛處理，熱堆垛溫度為650°C，堆垛時間為60小時；(5)熱處理對熱堆垛處理后的鋼板粗品進行熱處理，熱處理包括淬火步驟和回火步驟；淬火步驟淬火溫度900°C，淬火時間PLC+50min，水冷，冷卻輥速1. 5m/min ；回火步驟回火溫度580°C，保溫時間3. 5min/mm ；制得成品鋼板。成品鋼板的厚度為150mm。本實例的鋼板的力學性能屈服強度485MPa，抗拉強度650MPa，_40°C沖擊功平均為153J，5%應變時效-40°C沖擊功平均為101J，Z向拉伸斷面收縮率平均為60%。實施例3本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板由以下重量百分含量的組分組成C: 0. 09%, Si :0. 40%, Mn :1. 40%, P :0. Oil %, S :0. 005 %, Ni :0. 70 %, Nb :0. 030%, Al 0. 030%, Mo :0. 14%, V :0. 04%, Ti :0. 015%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，包括以下步驟(1)冶煉鋼水先經電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1560°C后轉入VD爐真空脫氣處理，真空脫氣處理的真空度為20Pa，真空保持時間為40分鐘，經真空脫氣處理后進行連鑄，制得連鑄坯，連鑄時的連鑄溫度為1540°C，連鑄坯的厚度為330mm ；(2)加熱加熱連鑄坯，加熱溫度為1210°C，均熱溫度為1190°C，總加熱時間 laiiin/cm，加熱段和均熱段總時間為7小時；(3)軋制采用再結晶+未再結晶兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制的開軋溫度為1000°c，終軋溫度為950°C，第一階段的單道次壓下量為15%，累計壓下率為40% ； 第二階段軋制的開軋溫度為870°C，終軋溫度為840°C，第二階段的累計壓下率為35%，得到鋼板粗品；(4)熱堆垛鋼板粗品經熱堆垛處理，熱堆垛溫度為620°C，堆垛時間為50小時；(5)熱處理對熱堆垛處理后的鋼板粗品進行熱處理，熱處理包括淬火步驟和回火步驟；淬火步驟淬火溫度900°C，淬火時間PLC+50min，水冷，冷卻輥速1. 5m/min ；回火步驟回火溫度580°C，保溫時間3. 5min/mm ；制得成品鋼板。成品鋼板的厚度為150mm。本實例的鋼板的力學性能屈服強度478MPa，抗拉強度530MPa，_40°C沖擊功平均為151，5%應變時效-401沖擊功平均為102J，Z向拉伸斷面收縮率平均為55%。實施例4本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板由以下重量百分含量的組分組成C: 0. 07%, Si :0. 35%, Mn :1. 45%, P :0. 012%, S :0. 004%, Ni :ONb :0. 030%, Al :0. 020%, Mo :0. 13%, V :0. 04%, Ti :0. 012%，余量為Fe和不可避免的雜質。
本實施例提供的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，包括以下步驟(1)冶煉鋼水先經電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1560°C后轉入VD爐真空脫氣處理，真空脫氣處理的真空度為66. 6Pa，真空保持時間為20分鐘，經真空脫氣處理后進行連鑄，制得連鑄坯，連鑄時的連鑄溫度為1540°C，連鑄坯的厚度為330mm ；(2)加熱加熱連鑄坯，加熱溫度為1220°C，均熱溫度為1180°C，總加熱時間 15min/Cm，加熱段和均熱段總時間為6小時；(3)軋制采用再結晶+未再結晶兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制的開軋溫度為1100°C，終軋溫度為970°C，第一階段的單道次壓下量為15%，累計壓下率為45% ； 第二階段軋制的開軋溫度為840°C，終軋溫度為830°C，第二階段的累計壓下率為30%，得到鋼板粗品；(4)熱堆垛鋼板粗品經熱堆垛處理，熱堆垛溫度為600°C，堆垛時間為55小時；(5)熱處理對熱堆垛處理后的鋼板粗品進行熱處理，熱處理包括淬火步驟和回火步驟；淬火步驟淬火溫度900°C，淬火時間PLC+50min，水冷，冷卻輥速1. 5m/min ；回火步驟回火溫度580°C，保溫時間3. 5min/mm ；制得成品鋼板。成品鋼板的厚度為150mm。本實例的鋼板的力學性能屈服強度482MPa，抗拉強度595MPa，_40°C沖擊功平均為155J，5%應變時效-40°C沖擊功平均為106J，Z向拉伸斷面收縮率平均為57%。
權利要求
1.一種大厚度海洋工程用鋼板，其特征在于，該鋼板由以下重量百分含量的組分組成C :0. 07 % 0. 09 %，Si 0. 15 % 0. 40 %，Mn :1· 40 % 1. 50 %，P 彡 0. 012%, S 彡 0. 005%, Ni 0. 60% 0. 70%, Nb :0. 030% 0. 040%, Al :0. 020% 0. 045%, Mo 0. 13% 0. 17%, V 0. 04% 0. 05%, Ti :0. 012% 0. 020%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的大厚度海洋工程用鋼板，其特征在于，該鋼板由以下重量百分含量的組分組成c :0. 07% 0. 08%, Si 0. 25% 0. 35%, Mn :1. 40% 1. 50%, P 彡 0. 012%, S 彡 0. 005%, Ni :0. 60% 0. 70%, Nb :0. 030% 0. 040%, Al :0. 020% 0. 030%, Mo 0. 13% 0. 14%, V :0. 04% 0. 05%, Ti :0. 012% 0. 015%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
3.一種大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，其特征在于，包括以下步驟(1)冶煉鋼水先經電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到1550 1570°C 后轉入VD爐真空脫氣處理，經真空脫氣處理后進行連鑄，制得連鑄坯；(2)加熱加熱所述連鑄坯，加熱溫度為1200 1220°C，均熱溫度為1180 1200 總加熱時間10 15min/Cm，加熱段和均熱段總時間為5. 5 10小時；(3)軋制采用再結晶+未再結晶兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段軋制的開軋溫度為930°C 1100°C，終軋溫度為920 970°C，第一階段的單道次壓下量為10% 20%， 累計壓下率為30% 50% ；第二階段軋制的開軋溫度為840 910°C，終軋溫度為830 870°C，第二階段的累計壓下率為30% 50%，得到鋼板粗品；(4)熱堆垛所述鋼板粗品經熱堆垛處理，熱堆垛溫度為600 650°C，堆垛時間為 48 60小時；(5)熱處理對熱堆垛處理后的鋼板粗品進行熱處理，熱處理包括淬火步驟和回火步驟；淬火步驟淬火溫度900°C，淬火時間PLC+50min，水冷，冷卻輥速1. 5m/min ；回火步驟 回火溫度580°C，保溫時間3. 5min/mm ；制得成品鋼板，成品鋼板由以下重量百分含量的組分組成C :0. 07% 0. 09%，Si :0. 15% 0. 40%，Mn :1. 40% 1. 50%，P 彡 0. 012%, S 彡 0. 005%, Ni 0. 60% 0. 70%, Nb :0. 030% 0. 040%, Al :0. 020% 0. 045%, Mo 0. 13% 0. 17%, V 0. 04% 0. 05%, Ti :0. 012% 0. 020%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
4.根據權利要求3所述的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，其特征在于，步驟(1)中所述的真空脫氣處理的真空度為0 66. 6Pa，真空保持時間為20 60分鐘。
5.根據權利要求3所述的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，其特征在于，步驟(1)中連鑄時的連鑄溫度為1535 1545°C。
6.根據權利要求3所述的大厚度海洋工程用鋼板的生產方法，其特征在于，所述連鑄坯的厚度為330mm。
全文摘要
本發明屬于鋼鐵技術領域，具體公開了一種大厚度海洋工程用鋼板及其生產方法。大厚度海洋工程用鋼板由以下重量百分含量的組分組成C0.07％～0.09％，Si0.15％～0.40％，Mn1.40％～1.50％，P≤0.012％，S≤0.005％，Ni0.60％～0.70％，Nb0.030％～0.040％，Al0.020％～0.045％，Mo0.13％～0.17％，V0.04％～0.05％，Ti0.012％～0.020％，余量為Fe和不可避免的雜質。本發明的大厚度海洋工程用鋼板具有以下優點鋼質純凈，低溫沖擊韌性好，厚度(Z向)拉伸斷面收縮率高，鋼板厚度大，強度高，低溫時效沖擊韌性好，生產成本低。本發明提供的大厚度海洋工程用鋼板適合海洋工程大厚度結構件使用。
文檔編號C21D1/18GK102400043SQ20111035555
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者劉印子, 劉生, 葉建軍, 張東方, 張彥召, 張志軍, 張海軍, 王九清, 韋明 申請人:河北鋼鐵集團有限公司, 舞陽鋼鐵有限責任公司