專利名稱：一種易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度A517GrQ Modified鋼板，同時(shí)還涉及一種該易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼具有高碳量、高合金含量以及高碳當(dāng)量所帶來的成本較高、焊接性能不甚理想等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)高強(qiáng)鋼大多來自進(jìn)口如美國(guó)A514Gr.B及德國(guó)DILLINGER鋼鐵公司生產(chǎn)的DILLMAX690鋼板，德國(guó)DILLINGER鋼鐵公司生產(chǎn)的DILLMAX690鋼板內(nèi)C (O. 18%)含量較高、Cr (I. 50%)、Ni (I. 80%)合金含量較高，鋼板成本價(jià)格上升。上述幾種進(jìn)口鋼價(jià)格普遍很高。隨著高強(qiáng)鋼在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)中呈現(xiàn)出用量逐漸增大，國(guó)內(nèi)某些鋼鐵廠家生產(chǎn)該級(jí)別的鋼板，但由于規(guī)格范圍較窄，均在60mm以下，無法滿足日益增長(zhǎng)的厚板市場(chǎng)需求。在深海采油平臺(tái)鋼生產(chǎn)方面奪得話語(yǔ)權(quán)，對(duì)于舞鋼鞏固品牌優(yōu)勢(shì)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種較低的碳含量和合金含量的易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，以大大降低生產(chǎn)成本。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成c彡O. 18%，Si O. 15 O. 35%，Mn O. 95 I. 30%, P 彡 O. 035%, S 彡 O. 01%, Ni I. 20 I. 50%, Cr I. 00 I. 50%, Mo O. 4 O. 6%, Nb(O. 05%, V O. 03 O. 08%, Ti ( O. 020%, B 彡 O. 003%, Alt O. 020% O. 085%，余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明鋼板厚度為60 100mm。本發(fā)明的易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板A517GrQ Modified鋼板采用Cr-Ni-Mo-B系微合金元素復(fù)合強(qiáng)化，經(jīng)過合理的熱處理工藝，獲得良好的強(qiáng)韌性匹配，同時(shí)又不降低厚板的焊接性能。本發(fā)明中碳含量在O. 05 O. 18%，高強(qiáng)鋼的發(fā)展是逐步降低碳含量的過程，碳含量的降低，一方面有利于提高鋼的韌性，另一方面可顯著地改善鋼的焊接性能，本發(fā)明適用需要更高韌性和焊接性能的受力復(fù)雜的大型鋼結(jié)構(gòu)件；Si含量在O. 15
O.35%之間，Si主要以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，但不可含量過高，以免降低鋼的韌性；Mn含量選擇在O. 95 I. 30%之間，Mn主要起固溶強(qiáng)化和降低相變溫度提高鋼板強(qiáng)度的作用，Mn能顯著提高鋼的淬透性，隨Mn含量的增加，鋼板的塑性和低溫沖擊韌性略有下降，強(qiáng)度顯著提高；Cr含量I. 00 I. 50%, Ni含量I. 20 I. 50%, Cr、Ni能增加奧氏體過冷能力，降低馬氏體和貝氏體的轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)馬氏體的形成，其中Cr與C形成的碳化物，在各種碳化物中，其與碳形成的化合物是最細(xì)小的，它可以均勻的分布在鋼中，使組織細(xì)小而又均勻分布，因此能顯著的提高鋼板的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性，Cr、Ni含量低于國(guó)外同類鋼種，既滿足鋼板強(qiáng)韌性需求，又起到節(jié)約合金，降低成本的作用；Mo含量< O. 4 O. 6%，B含量(O. 003%,適量的Mo和B能顯著增加鋼的淬透性，推遲過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，通過Mo和B的復(fù)合添加，鋼板軋后再經(jīng)過ACC快速冷卻，基本可以消除鋼中鐵素體和珠光體的生成；Nb含量< O. 05%, Nb對(duì)晶粒細(xì)化作用十分明顯，通過軋制過程中Nb (C、N)應(yīng)變誘導(dǎo)析出阻礙形變奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶、經(jīng)控軋控冷使精軋階段非再結(jié)晶區(qū)軋制的形變奧氏體組織再相變時(shí)轉(zhuǎn)變成細(xì)小的相變產(chǎn)物含量< O. 08%，V具有較高的析出強(qiáng)化作用，用來提高鋼的強(qiáng)度；鈦是強(qiáng)烈的固N(yùn)元素，細(xì)小的TiN粒子可有效地阻礙鋼在加熱時(shí)的奧氏體晶粒長(zhǎng)大，并且能顯著地改善鋼的焊接性能；A1含量為O. 020 O. 085%，是鋼中常見的脫氧劑，鋼種加入少量的Al，可以細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，Al還具有抗氧化性和抗腐蝕性，Al與Cr、Si合用，可顯著提高鋼的溫度不起皮性和耐高溫腐蝕的能力；P含量< O. 020%、S含量(O. 035%，是為了保證鋼質(zhì)純凈，調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼中，P含量偏高影響鋼板的沖擊韌性。本發(fā)明的目的還在于提供一種該易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法， 包括以下步驟
(1)冶煉工藝采用90T超高功率電弧爐冶煉，選用優(yōu)質(zhì)爐料，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脫碳，P高時(shí)先去P后脫C，發(fā)揮低溫易脫S的特點(diǎn)，無渣出鋼，出鋼過程不加任何含C脫氧劑；然后送入LF精煉爐精煉，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、Mo、Nb、Ni、Cr、V(不含C合金)元素，吊包前調(diào)Ti和B ;
(2)澆鑄工藝本發(fā)明鋼種為保證成分的均勻性，采用23.55T錠型模鑄生產(chǎn)；
(3)鋼錠清理為保證鋼板的表面質(zhì)量，鋼錠采用開坯二次成材，開坯后，用火焰槍對(duì)上下表面清理，去除表面的氧化鐵皮；
(4)加熱軋制工藝
加熱工藝加熱制度按照II組鋼加熱工藝執(zhí)行，保溫時(shí)間按同錠型II組鋼增加2小時(shí)，以保證加熱均勻并且防止晶粒粗大，充足的加熱時(shí)間可以保證合金元素能夠充分固溶；鋼錠在均熱爐加熱，加熱溫度1220 1240°C，加熱速度為1000°C以下彡100°C /h，1000°C以上不限；鋼坯在連續(xù)爐加熱，加熱溫度1200 1220°C，加熱速度> lOmin/cm ；
控扎控冷工藝采用二階段控軋采，第一階段為奧氏再結(jié)晶階段，在這一階段內(nèi)1000°C以上，奧氏體變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行，因再結(jié)晶而獲得的細(xì)小奧氏體粒，將導(dǎo)致鐵素體晶粒的細(xì)化，此階段單道次壓下率彡10%，累計(jì)壓下率彡50%;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段880°C 930°C，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細(xì)化了鐵素體晶粒，此階段累計(jì)壓下率> 40% ；
控制冷卻的實(shí)質(zhì)就是對(duì)未再結(jié)晶奧氏體進(jìn)行快速冷卻，從奧氏體晶界和變形帶上甚至變形奧氏體內(nèi)形核，促使組織進(jìn)一步細(xì)化，促使變形奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體或貝氏體組織，同時(shí)盡可能多地保留軋制過程中形成的錯(cuò)位和畸變，提高鋼板的強(qiáng)韌性；鋼板入水溫度在930°C以上，采用合適的冷卻速度，確保出水溫度在750°C以下，即保證板型由保證了熱軋組織準(zhǔn)備；
(5)調(diào)質(zhì)檢驗(yàn)工藝
淬火工藝為淬火是為使組織充分奧氏體化，淬火溫度為930 950°C，時(shí)間為176min，選擇水作為冷卻質(zhì)，可使鋼板的冷卻速度大于臨界冷卻速度，從而獲得馬氏體組織；
回火工藝為淬火后再經(jīng)過回火，轉(zhuǎn)變成較為穩(wěn)定的回火組織，同時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力，回火溫度選擇580°C 670°C，保溫時(shí)間為2. 5 3. 5min/mm,回火后具有良好的強(qiáng)韌性匹配。采用本發(fā)明的方法進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了較低的碳含量和合金含量的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制鑄坯加熱、軋制及冷卻參數(shù)，鋼板經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，既獲得了技術(shù)條件要求的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)又降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)得到了更細(xì)小的組織結(jié)構(gòu)和更佳的焊接性能；規(guī)格范圍廣，厚度60 100mm，用于代替進(jìn)口產(chǎn)品，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白，滿足國(guó)內(nèi)、外工程機(jī)械行業(yè)不斷增長(zhǎng)用量的需求。經(jīng)檢測(cè)本發(fā)明的鋼板的力學(xué)性能達(dá)到下列要求屈服強(qiáng)度> 690MPa，抗拉強(qiáng)度790 930MPa，A 彡 14%, -27°C AKV 彡 100J, -37°C AKV 彡 100J。由于本發(fā)明鋼采用電爐冶煉，P、S含量低，鋼質(zhì)純凈，深受用戶歡迎；本發(fā)明鋼因加入的貴金屬含量少，成本低，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性；本發(fā)明鋼采用II型控軋工藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性降低現(xiàn)象，適合其它鋼廠低軋制壓力軋機(jī)生產(chǎn)高強(qiáng)鋼。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼板板型良好，不平度達(dá)到< 4mm/m，可減少制作方的制作鋼板矯平費(fèi)用50元/噸。由于本發(fā)明鋼有優(yōu)良的綜合性能，目前用于工程機(jī)械上， 沖擊韌性有相當(dāng)大的富裕量，可廣泛用于工程支架等需高強(qiáng)度板的項(xiàng)目，具有極大的應(yīng)用前景。其軋制工藝簡(jiǎn)單，調(diào)質(zhì)工藝范圍廣，易于操作，適合于有淬火機(jī)的鋼鐵廠生產(chǎn)。采用本發(fā)明鋼替代進(jìn)口鋼，制造廠如制造工程機(jī)械采用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼和采用低合金鋼相比，可減輕自重10 50%，并可提高設(shè)備性能和使用壽命，同時(shí)節(jié)約了能源，因此會(huì)給制造和使用部門帶來更大效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼按重量百分含量各成分組成為c O. 14%、Si O. 27%、Mn
I.16%、P O. 015%、S O. 001 %、Mo O. 41%、Ni I. 2%、Cr I. 04%、Nb O. 024%、V O. 033%、B
0.002%、Ti O. 015%，Al O. 064%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，軋成88mm鋼板。其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度820MPa，抗拉強(qiáng)度880MPa，A為20%，_27°C沖擊功AKV (縱向)119、129、159J，_37°C沖擊功 AKV (縱向):131、126、100J。實(shí)施例2
本實(shí)施例的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼按重量百分含量各成分組成為c O. 14%、Si O. 25%、Mn
1.15%、P O. 012%、S O. 002%、Mo O. 43%、Ni I. 25%、Cr I. 03%、Nb O. 027%、V O. 035%、B
O.0023%,Ti O. 019%, Al O. 050%余量為Fe及不可避免的夾雜。Ceq為O. 56%，軋成88mm鋼板。其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度825MPa，抗拉強(qiáng)度895MPa，A為18%，_27°C沖擊功AKV (縱向)199、199、180J，_37°C沖擊功 AKV (縱向):192、190、167J。最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，所述的鋼板由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成c ( O. 18%, Si O. 15% O. 35%, Mn O. 95% I. 30%, P 彡 O. 035%,S 彡 O. 01%, Ni I. 20 I. 50%, Cr I. 00 I. 50%, Mo O. 4 O. 6%, Nb ( O. 05%, V O. 03 O.08%,Ti ^ O. 020%, B ^ O. 003%, Alt O. 020% O. 085%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，所述的鋼板厚度為60 100mm。
3.—種如權(quán)利要求I所述的易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，該生產(chǎn)方法包括以下步驟 (1)冶煉工藝真空脫碳，P高時(shí)先去P后脫C，無渣出鋼，然后送入LF精煉爐精煉，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、Mo、Nb、Ni、Cr、V元素，吊包前調(diào)Ti和B ; (2)澆鑄工藝采用23.55T錠型模鑄生產(chǎn)； (3)鋼錠清理鋼錠采用開坯二次成材，開坯后，用火焰槍對(duì)上下表面清理； (4)加熱軋制工藝 加熱工藝鋼錠在均熱爐加熱，加熱溫度1220 1240°C，加熱速度1000°C以下(IOO0C /h，1000°C以上不限；鋼坯在連續(xù)爐加熱，加熱溫度1200 1220°C，加熱速度>IOmin/cm ； (5)調(diào)質(zhì)檢驗(yàn)工藝淬火溫度為930 950°C,時(shí)間為176min,選擇水作為冷卻質(zhì)；淬火后再經(jīng)過回火，回火溫度為580 670°C，保溫時(shí)間為2. 5 3. 5min/mm，取樣檢驗(yàn)，得到合格的成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(4)中控扎控冷工藝采用二階段控軋，第一階段為奧氏再結(jié)晶階段，這一階段內(nèi)1000°C以上，此階段單道次壓下率彡10%，累計(jì)壓下率彡50%;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段880°C 930°C，此階段累計(jì)壓下率彡40% ;鋼板入水溫度在930°C以上，確保出水溫度在750°C以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種易焊接海洋平臺(tái)用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法。該鋼板是由以下重量百分比的化學(xué)成分組成C≤0.18%，Si0.15%～0.35%，Mn0.95%～1.30%，P≤0.035%，S≤0.01%，Ni1.20～1.50%，Cr1.00～1.50%，Mo0.4～0.6%，Nb≤0.05%，V0.03～0.08%，Ti≤0.020%，B≤0.003%，Alt0.020%～0.085%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明鋼板的厚度為60～100mm。該鋼板由以下方法制備而成冶煉→真空脫碳→LF爐精煉→澆鑄→清理→加熱→軋制→軋后水冷→調(diào)質(zhì)→檢驗(yàn)入庫(kù)。本發(fā)明鋼有優(yōu)良的綜合性能，用于工程機(jī)械上，沖擊韌性由相當(dāng)大的富裕量，可廣泛用于工程支架等需要高強(qiáng)度鋼板的項(xiàng)目，具有極大的應(yīng)用前景。該鋼軋制工藝簡(jiǎn)單，調(diào)質(zhì)工藝范圍廣，易于操作，適合于煉鋼廠生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/44GK102876997SQ20121033371
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者宋向前, 袁忠業(yè), 李勁峰, 孔祥麗, 齊燕, 管秀兵, 秦紅新, 肖雄峰, 楊斌, 張曉克, 溫冰 申請(qǐng)人:舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司, 河北鋼鐵集團(tuán)有限公司