專利名稱：一種690MPa級厚規格海洋工程用鋼及其制造方法
技術領域：
本發明屬于海洋工程用鋼技術領域，特別是涉及ー種690MPa級厚規格海洋工程用鋼及其制造方法，具體地說就是ー種屈服強度690MPa級、韌塑性和焊接性優良的海洋エ程用鋼的方法。
背景技術：
隨著海洋裝備制造技術的不斷發展，對所用鋼板的要求日益提高，尤其是自升式平臺的樁腿、樁靴、懸臂梁、齒條升降機構等關鍵部位，普通高強度鋼不能滿足載荷要求，這些部位主要應用46(T690MPa高強度鋼板。自升式平臺航行過程中其樁腿需上升至90m以上，重心提高導致平臺航行穩定性必然降低。因此，提高鋼板強度可以使樁腿輕量化，有利于降低平臺重心，保證平臺安全。自升式平臺用齒條鋼具有厚度大、強度高、低溫韌性優良和焊接性能良好的特點。齒條鋼屈服強度要求高于690MPa，厚度超過100mm，最大厚度達到210mm，這大大增加了生產制造難度。公開號為CN101812642A發明專利提出一種超細晶貝氏體高強鋼及其制造方法，其強度達到690MPa，但低溫韌性較低，僅能滿足-20°C，未研究層狀撕裂性能，另外，成品最大厚度僅為60mm。公開號為CN101845597發明專利提出的專利強度級別達到690MPa，其最大厚度為80mmo公開號為CN101812642A發明專利提出了一種采用TMCPエ藝生產屈服強度690MPa，抗拉強度為780MPa，-20°C夏比沖擊功大于120J的鋼板，其夏比沖擊功僅為-20°C，最大厚度為60mm。公開號為CN101633996A發明專利提出了低成本的700MPa級高強度高韌調質鋼板及其制造方法，最大厚度僅為60mm。公開號為CN101538681A發明專利提出了生產屈服強度700MPa高強鋼的方法，韌脆轉變溫度在-60°C以下，但其厚度為9mm，主要采用控冷控冷エ藝進行生產。公開號為CN101984119A發明專利提出屈服強度高于690MPa，抗拉強度為770-940MPa, _60°C的沖擊不低于46J，其采用TMCP+T、TMCP+L+T、Q+T以及Q+L+Tエ藝生產超高強船板，但其規格較薄僅為20-50mm，未涉及抗層狀撕裂性能和焊接性能，主要為實驗室研究結果。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種690MPa級厚規格海洋工程用鋼及其制造方法，針對目前國內市場對厚規格海エ用鋼的需求，在寬厚板生產線上采用調質エ藝生產高強度高韌性、易焊接并具有良好抗層狀撕裂性能的海洋工程用鋼，屈服強度為690MPa，鋼板厚度范圍 50-120mm。本發明提供的690MPa級厚規格海洋工程用鋼板，按重量百分含量的化學成分組成c 0. 08-0. 15%, SiO. 10-0. 30%, Mnl. 0-1. 50%, AltO. 03-0. 04%,NbO. 02-0. 06%, V0. 03-0. 06%, TiO. 010-0. 02%, MoO. 1-0. 5%, NiO. 5-1. 6%, CuO. 1-0. 4%,CrO. 4-1. 2%, P〈0. 01%, S〈0. 005%, Nb+V+Ti く 0. 12%, BO. 0005-0. 0017%,其余為 Fe 和不可
避免雜質。嚴格控制淬火溫度和回火溫度，生產鋼板厚度規格為50 120mm，鋼板微觀組織為回火索氏體和少量回火貝氏體。性能指標為屈服強度彡690MPa，抗拉強度770_940MPa，延伸率彡14%，-6(TC的1/4處和心部常規沖擊功均值彡90J, _40°C時效沖擊功超過100J的鋼板，Z向斷面收縮率超過35%，鋼板具有高強度高韌性和抗層狀撕裂性能。成分設計特點為保證鋼板強度，采用中碳成分設計，碳含量超過0. 1%，但為保證低溫韌性，碳含量不超過0. 15%，同時添加的Ni含量為0. 5%以上；嚴格控制鋼水純凈度，降低雜質元素對力學性能的不利影響，保證P低于0. 01%, S低于0. 005% ;嚴格控制鑄坯內部質量，要求鑄坯低倍檢驗中心偏析低于C類1. 0 ;為保證淬透性，添加0. 4%以上的Cr，并且添加Mo元素進ー步提高淬透性，Cr、Mo含量隨著厚度的增加而增加。 本發明生產690MPa級厚規格海洋工程用鋼的エ藝包括高潔凈鋼冶煉ー鐵水脫硫ー轉爐頂底復合吹煉一真空處理ー鑄坯ー板坯加熱一軋制ー 7jC冷ー淬火一回火；在エ藝中控制的參數為1、板坯加熱階段，為了使微合金元素充分溶解，同時保證一定的奧氏體晶粒度，將鋼坯加熱到1150 1230°C，保證鋼坯在爐時間250 400min，既保證鋼坯加熱充分又抑制奧氏體晶粒過分長大；2、軋制分兩階段軋制，即再結晶區軋制和未再結晶區軋制；再結晶區軋制階段開軋溫度950 1150°C，再結晶區軋制道次壓下率至少保證兩道次穩定10 35%，中間待溫厚度控制在成品厚度的1.1 4. 0倍，控制未再結晶區開軋溫度860-910°C，終軋溫度在790 850 °C。3、水冷エ藝嚴格控制層流冷卻的終冷溫度和冷卻速度；針對不同厚度規格，終冷溫度控制為600 720°C，冷卻速度控制在3 9°C /s ；4、采用調質處理工藝，淬火溫度為880 940°C，保溫時間為15 50min，淬火階段輥速為2 5m/min，提高鋼板淬透效果；回火處理時，針對不同厚度鋼板采用不同回火溫度和在爐時間，回火溫度為500 660°C，在爐時間為50 250min，保證鋼板具有高強度和良好的沖擊韌性。其中，保溫時間為鋼板中心溫度達到目標溫度時開始計時的保溫時間；在爐時間為鋼板進入加熱爐即開始計時的時間生產エ藝優點在于采用300-400mm厚鑄坯生產厚規格海洋工程用鋼，提高再結晶區軋制階段壓下率，保證至少兩道次壓下率為10 35%，保證抗層狀撕裂性能和低溫韌性；通過化學成分和優化軋制エ藝保證厚規格鋼板厚度方向均勻性；根據鋼板厚度設計化學成分，減少N1、Mo、Cr等元素的添加量，降低生產成本。本發明生產的鋼板較同等級鋼板相比較，具有厚度大、強度高、力學性能均勻、低溫韌性優良和綜合力學性能優異的特點屈服強度> 690MPa，抗拉強度770-940MPa，延伸率彡14%，-60°C的1/4處和心部常規沖擊功均值彡90J, -40°C時效沖擊功超過100J的鋼板，Z向斷面收縮率超過35%，鋼板具有高強度高韌性和抗層狀撕裂性能；當焊接線能量為50kJ/cm時，焊接接頭焊縫、熔合線、以及熔合線+2mm、熔合線+5mm以及熔合線+20mm的低溫韌性良好。以下具體實例來說明本發明的技術方案，但是本發明的保護范圍不限于此


圖1為50mm厚鋼板軋制規程圖。圖2為50mm厚鋼板橫斷面的表面顯微組織圖。圖3為50mm厚鋼板橫斷面1/4位置顯微組織圖。圖4為50mm厚鋼板橫斷面的心部顯微組織圖。圖5為120mm厚鋼板的軋制規程圖。圖6為120mm厚鋼板橫斷面的表面顯微組織圖。圖7為120mm厚鋼板橫斷面1/4位置顯微組織圖。圖8為120mm厚鋼板橫斷面的心部顯微組織圖。
具體實施例方式實施例1690MPa級海洋工程用鋼板厚度50mm，其化學成分組成為C 0. 1%，SiO. 20%，Mnl. 04%, AltO. 034%, NbO. 02%, V0. 05%, TiO. 015%, MoO. 33%, NiO. 7%, CuO. 28%,CrO. 55%, B0. 0012%, PO. 008%, S0. 002%,其余為鐵Fe和不可避免的雜質。坯料尺寸為300*2400*3000mm，鋼板尺寸為50*2500*17280mm，鑄坯低倍檢驗中心偏析為C類0. 5，表I是在此成分下的控軋控冷エ藝參數，淬火溫度為930°C，回火溫度為650°C，回火時間為150min，表2是在該エ藝參數下得到的力學性能。表3鋼板時效沖擊性能及Z向性能。表8線能量為50kJ/cm時焊接接頭的_40°C沖擊功。附圖1為50mm厚鋼板軋制規程，附圖2、附圖3和附圖4為50mm厚鋼板的顯微組織。可以看出，鋼板組織主要以回火索氏體，且顯微組織在厚度方向上差別不大。表I軋制エ藝參數
權利要求
1.一種690MPa級厚規格海洋工程用鋼，其特征在于，化學成分按質量百分比為CO.08-0. 15%, SiO. 10-0. 30%, Mnl. 0-1. 50%, AltO. 03-0. 04%, NbO. 02-0. 06%, V0. 03-0. 06%, TiO. 010-0. 02%, MoO. 1-0. 5%, NiO. 5-1. 6%, CuO. 1-0. 4%, CrO. 4-1. 2%, Ρ〈0· 01%, S〈0. 005%, Nb+V+Ti ( 0. 12%, BO. 0005-0. 0017%，其余為 Fe 和不可避免雜質；性能指標為屈服強度彡690MPa，抗拉強度770-940MPa，延伸率彡14%，-6(TC的1/4 處和心部常規沖擊功均值> 90J，_40°C時效沖擊功超過100J的鋼板，Z向斷面收縮率超過 35%，鋼板具有高強度高韌性和抗層狀撕裂性能。
2.一種生產權利要求1所述的690MPa級厚規格海洋工程用鋼板的方法，工藝包括 高潔凈鋼冶煉一鐵水脫硫一轉爐頂底復合吹煉一真空處理一鑄坯一板坯加熱一軋制一水冷一淬火一回火；其特征在于，在工藝中控制的參數為(1)板坯加熱階段，將鋼坯加熱1150。。 1230°C，保證鋼坯在爐時間250 400min；(2)軋制分兩階段軋制，再結晶區軋制階段開軋溫度950 1150°C，再結晶區軋制道次壓下率至少保證兩道次穩定10 35%，中間待溫厚度控制在成品厚度的1.1 4. O倍，控制未再結晶區開軋溫度860 910°C，終軋溫度在790 850°C ；(3)水冷工藝針對不同厚度規格，終冷溫度控制為600 720°C，冷卻速度控制在3 9 0C /s ；(4)采用調質處理工藝，淬火溫度為880 940°C，保溫時間為15 50min，淬火階段輥速為2 5m/min ;回火溫度為500 660°C，在爐時間為50 250min。
全文摘要
一種690MPa級厚規格海洋工程用鋼及其制造方法，屬于海洋工程用鋼技術領域。該鋼板化學成分C 0.08-0.15%，Si0.10-0.30%，Mn1.0-1.50%，Alt0.03-0.04%，Nb0.02-0.06%，V0.03-0.06%，Ti0.010-0.02%，Mo0.1-0.5%，Ni0.5-1.6%，Cu0.1-0.4%，Cr0.4-1.2%,P<0.01%, S<0.005%, Nb+V+Ti≤0.12%,B0.0005-0.0017%，其余為Fe和不可避免雜質。嚴格控制淬火溫度和回火溫度，生產鋼板厚度規格為50～120mm，鋼板微觀組織為回火索氏體和少量回火貝氏體。優點在于，保證抗層狀撕裂性能和低溫韌性；保證厚規格鋼板厚度方向均勻性，并降低生產成本。
文檔編號C21D8/02GK103014541SQ20121056478
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者狄國標, 王彥鋒, 麻慶申, 劉金剛, 楊永達, 沈欽義, 姜中行, 韓承良, 王文軍, 樊艷秋, 劉美艷, 張蘇淵, 白學軍, 何元春, 吳斌 申請人:首鋼總公司