36Kg級海洋平臺用鋼板的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及中厚板技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種36Kg級海洋平臺用鋼板的生產(chǎn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國不斷推進(jìn)海洋戰(zhàn)略，對海洋油氣資源開發(fā)力度的不斷加大，用于海洋綜 采設(shè)備的鋼材需求也越來越多。目前，大量使用的高性能海洋平臺用鋼主要為36Kg級鋼板， 正火態(tài)交貨居多，且規(guī)格較厚。海洋平臺用鋼需要具有較高的強(qiáng)度、良好的低溫韌性、良好 的抗疲勞性能、良好的抗層狀撕裂性能、良好的焊接性能等。特別對于厚規(guī)格海工用鋼，對 鋼板厚度方向組織、性能均勻性的要求也越來越高。
[0003] 專利申請?zhí)枮?01210052011.5的名稱為高韌性海洋工程用鋼板及其制造方法的 專利技術(shù)中，采用低碳成分設(shè)計，利用TMCP工藝開發(fā)出了海洋平臺用鋼，但TMCP工藝鋼板性 能穩(wěn)定性較差，不如正火態(tài)鋼板性能穩(wěn)定，另一方面本專利開發(fā)的產(chǎn)品規(guī)格較薄，最厚只有 50mm〇
[0004] 專利申請?zhí)枮?00810104297.0的名稱為含釩高強(qiáng)韌性船體用中厚鋼板及其生產(chǎn) 方法的專利技術(shù)，通過采用控乳控冷工藝制備了海工用鋼板，但V的含量過高，下限為 0.06 %，不利于鋼板具有良好、穩(wěn)定的低溫韌性，且本專利開發(fā)的鋼板最厚僅40mm。
[0005] 專利申請?zhí)枮?01110103197.8的名稱為屈服強(qiáng)度355MPa合金減量型船板鋼及其 制備工藝的專利技術(shù)，綜合生產(chǎn)成本較低，但厚度規(guī)格同樣僅限制在40_以內(nèi)，無法滿足厚 規(guī)格鋼板的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種36Kg級海洋平臺用鋼板的生產(chǎn)方法，通過對 鋼板進(jìn)行稀土微合金化處理，嚴(yán)格控制鋼水純凈度，并采用正火加回火熱處理工藝，大大提 升了 36Kg級厚規(guī)格海洋工程用鋼板全厚度方向上的綜合性能。
[0007]技術(shù)方案如下：
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括；
[0009] 1、本發(fā)明通過采用合理的化學(xué)成分設(shè)計，適度保證鋼板韌性的Ni元素，同時對鋼 進(jìn)行稀土微合金化處理，以正火加回火熱處理工藝來制造具有優(yōu)良綜合力學(xué)性能的36Kg級 海洋平臺用鋼。
[0010] 2、本發(fā)明的突出優(yōu)點是通過對鋼板進(jìn)行稀土微合金化處理，嚴(yán)格控制鋼水純凈 度，并采用正火加回火熱處理工藝，大大提升了 36Kg級厚規(guī)格海洋工程用鋼板全厚度方向 上的綜合性能。
[0011] 經(jīng)實際生產(chǎn)并檢驗，其力學(xué)性能優(yōu)異，各實施例的鋼板的厚度1/4處：屈服強(qiáng)度大 于380MPa，抗拉強(qiáng)度大于520MPa，延伸率大于24.0%，-40°C溫度下縱向沖擊功大于150J，橫 向沖擊功大于130J;各實施例的鋼板的厚度1/2處：屈服強(qiáng)度大于365MPa，抗拉強(qiáng)度大于 510MPa，延伸率大于22.0%，-40°C溫度下縱向沖擊功大于100J，橫向沖擊功大于80J。
【附圖說明】
[0012 ]圖1為本發(fā)明中實施例2成品鋼板厚度1 /4處的金相圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明中實施例2成品鋼板厚度1/2處的金相圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面參考附圖和優(yōu)選實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
[0015] 36Kg級海洋平臺用鋼板的生產(chǎn)方法，步驟包括：冶煉4連鑄4板坯再加熱4除鱗 -粗乳-精乳-冷卻-熱矯直-剪切-熱處理-取樣、檢驗-成品入庫。
[0016] 步驟1:冶煉；
[0017] 鐵水需經(jīng)過預(yù)處理進(jìn)行深脫硫，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉。鐵水和廢鋼總裝入量為230土 15噸/爐，其中廢鋼加入量為30~60噸，鐵水溫度為1250~1350°C。
[0018] 采用單渣工藝冶煉，采用硅鋁鐵、低碳錳鐵和硅鐵脫氧合金化，錳回收率按95%計 算，鋁線收得率按55~70 %計算，出鋼擋渣，保證一次拉碳成功，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1620-1660°C。出鋼過程鋼包要進(jìn)行底吹氬操作。
[0019] 鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進(jìn)行LF爐(鋼包精煉爐）外精煉，本工序要求轉(zhuǎn)爐出鋼后，鋼包 內(nèi)鋼水溫度大于1500°C，該階段對鋼水配3^11、他、￥、1^、附等合金，確保合金命中目標(biāo)，金 屬錳鐵收得率按99 %計算，鈮鐵收得率按100 %計算，硅增加0.01 %硅鐵加入量不小于 25kg，鉻增加0.01 %鉻鐵加入量不小于30kg，鈦鐵收得率較低，且極易氧化，在處理后期加 入，根據(jù)鋼水量、鈦鐵品位來調(diào)整合金加入量。
[0020] RH(全稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉法)工序主要進(jìn)行真空脫氣，在保證鋼水溫度穩(wěn)定 的前提下大幅降低氫、氧、氮等氣體含量，減小有害氣體對鋼水純凈度的不利影響，RH處理 階段原則上不加或少加合金。真空脫氣的真空度為〇. 20~0.30KPa，深真空時間> 15min。在 RH處理后期對鋼水進(jìn)行稀土微合金化處理。要求鋼中各類夾雜物不高于1.0級，總夾雜物不 高于3.0級。
[0021] 步驟2:連鑄；
[0022] 冶煉成功的鋼水送到鑄機(jī)進(jìn)行連鑄，控制鋼水過熱度15_50°C。
[0023] 連鑄機(jī)為直弧形連鑄機(jī)，詳細(xì)工藝及參數(shù)控制如下:使用低碳高錳合金鋼保護(hù)渣， 渣子要保持干燥；中包使用堿性空心顆粒無碳覆蓋劑;保持恒速澆注，澆注速度控制在〇. 8-1.2m/min;做好保護(hù)澆注，謹(jǐn)防鋼水二次氧化和吸氣增氮;鑄坯低倍檢驗結(jié)果應(yīng)滿足C類中 心偏析2 3.0級、中間裂紋< 1.5級、中心疏松< 1.0級。
[0024] 板坯的化學(xué)成分及含量（重量百分比）應(yīng)符合:C0.10-0.16%、Si0.25-(h45%、Mn1.20-1.60% < 0.015%,S< 0.005%^Als0.020-0.035 % ^Nb0.025-0.040 % 0 · 020-0 · 040%、Ti0 · 010-0 · 020%、Ni0 · 20-0 · 40%、CeO· 0005-0 · 0020 % (5-20ppm)，余量 為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0025]本發(fā)明中，主要合金元素作用和范圍說明如下：
[0026]C:C作為間隙固溶體元素可以顯著提高鋼材的強(qiáng)度，但對韌性、塑性、冷成型性及 焊接性能帶來極大不利。本發(fā)明采用低碳設(shè)計，規(guī)定C的質(zhì)量百分含量為0.10-0.16%。
[0027]Si:Si對過冷奧氏體影響不大，主要作為固溶強(qiáng)化元素而起作用，但Si含量較多時 會造成基體塑性下降，影響冷成型性能。本發(fā)明的Si的質(zhì)量百分含量為0.25-0.45%。
[0028]Μη:Μη可以提高貝氏體鋼淬透性，同時降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度促進(jìn)組織細(xì)化，同時增 大貝氏體基體中C含量，提高強(qiáng)度。本發(fā)明的Μη的質(zhì)量百分含量為1.20-1.60%。
[0029] Ρ和S:P、S作為有害元素會富集在晶界上，破壞鋼板低溫沖擊韌性，因此要盡量低。 本發(fā)明規(guī)定P的質(zhì)量百分含量不大于0.015%，S的質(zhì)量百分含量不大于0.005% .
[0030] A1:A1 -方面作為脫氧元素加入鋼中，另一方面A1與N結(jié)合形成A1N，細(xì)化晶粒。本 發(fā)明的酸溶A1的質(zhì)量百分含量為0.020-0.035%。
[0031]Nb:Nb可以顯著抑制奧氏體再結(jié)晶，為實施奧氏體未再結(jié)晶區(qū)乳制提供了較寬的 溫度窗口，為細(xì)化晶粒創(chuàng)造了條件。本發(fā)明的Nb的質(zhì)量百分含量為0.020-0.040%。
[0032] V:V屬于微合金化元素，在鋼中主要以碳化物析出物形勢存在，在低合金鋼中可以 一定程度細(xì)化晶粒，提升鋼板強(qiáng)度。但是V的過度加入會使析出物過多，破壞基體，進(jìn)而影響 產(chǎn)品的低溫沖擊韌性。本發(fā)明的V的質(zhì)量百分含量為0.020-0.040%。
[0033] Ti:Ti的化合物在高達(dá)1400°C條件下不溶解，在板坯加熱過程中Ti的化合物可以 釘扎晶粒避免原始奧氏體晶粒過分長大。在鋼板焊接過程中，熱影響區(qū)中Ti的化合物TiN和 Ti(CN)以第二相質(zhì)點的形式存在，對熱影響區(qū)晶粒長大有阻礙作用。本發(fā)明的Ti的質(zhì)量百 分含量為0.010-0.020 %。
[0034]Ni:Ni在鋼中強(qiáng)化鐵素體基體并細(xì)化珠光體，它也可以顯著提升鋼的低溫韌性。Ni還可以降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，對低溫用鋼具有重要意義。但Ni屬于貴重金屬元素，出于降 低成本考慮，本發(fā)明的Cr的質(zhì)量百分含量為0.20-0.40%。
[0035]Ce:Ce元素屬于稀土元素，相比其他元素而言Ce具有穩(wěn)定的收得率。對鋼進(jìn)行稀土 微合金化，可以促進(jìn)夾雜物球化變性，凈化晶界，提升鋼材的綜合力學(xué)性能和耐腐蝕性能。 本發(fā)明的Ce的質(zhì)量百分含量為0.0005-0.0020%，S卩5-20ppm。
[0036]步驟3:板坯再加熱；
[0037]鋼水連鑄成坯時溫度從1500多度冷卻到1200多度再冷卻到室溫，板坯再加熱是指 板坯又從室溫升高到1200多度，溫度再次升高的加熱過程。
[0038] 板坯再加熱過程在推鋼式加熱爐或步進(jìn)式加熱爐中進(jìn)行。再加熱溫度的制定主要 依賴于合金元素的溶解度。加熱過程要求合適的溫度和合理的時間，促進(jìn)合金元素的充分 溶解和成分、組織均勻。一般情況下，合金元素碳(氮)化物的溶解溫度約為1150°C_1200°C。
[0039] 為了促進(jìn)合金元素碳(氮)化物的充分溶解，并考慮現(xiàn)場的實際生產(chǎn)條件，本發(fā)明 中，板坯再加熱溫度為1200-1240°C，再加熱過程包括加熱段和均熱段，由于加熱段板坯內(nèi) 外溫差很大，需要最后進(jìn)行均熱以保證板坯溫度均勻。板坯再加熱的總再加熱時間為250-350分鐘，加熱時板坯移動速度按10-20分鐘/厘米控制，其中均熱段時間為30-60分鐘。
[0040] 步驟4:除磷；
[0041] 板坯在再加熱過程中表面會嚴(yán)重生成氧化鐵皮，因此，板坯出爐后需要進(jìn)行除鱗 以消除其表面氧化鐵皮。板坯采用高壓水除鱗，要求除鱗壓力不小于18MPa。一般情況下除 鱗壓力在25MPa以內(nèi)即可。
[0042]步驟5:粗乳；
[0043]板坯經(jīng)除鱗后送到粗乳機(jī)進(jìn)行粗乳。粗乳分為三個階段:整形階段、展寬階段和高 溫延伸階段。整形階段消除板坯表面的凹凸不平等缺陷，并促進(jìn)板坯厚度均勻。展寬階段主 要是將板坯寬度增加到成品寬度。一般認(rèn)為，整形階段和展寬階段不會對鋼板性能產(chǎn)生明 顯影響。高溫延伸階段要充分發(fā)揮乳機(jī)能力，實現(xiàn)強(qiáng)力大壓下，以最少