專利名稱：一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著海洋石油和天然氣的逐步開發(fā)，海洋平臺(tái)工程得到迅猛發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)海洋平臺(tái)用鋼板的需求也越來越大。海洋平臺(tái)用鋼板不僅要求厚度規(guī)格大，而且由于海洋平臺(tái)用鋼板的使用環(huán)境特殊，因此在鋼板的耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能方面也提出了嚴(yán)格的要求。目前使用的大厚度規(guī)格、大單重的海洋平臺(tái)用鋼板如厚度在150mm以上，單重大于30噸的海洋平臺(tái)用鋼板的力學(xué)性能如負(fù)溫沖擊功較差，尤其是Z向性能不佳，而且由于 現(xiàn)有的海洋平臺(tái)用鋼板中添加的貴金屬較多，因此生產(chǎn)成本較高。目前的海洋平臺(tái)用鋼板還不能滿足市場(chǎng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，該鋼板的厚度為300mm，且該鋼板的耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能良好。本發(fā)明的目的還在于提供一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，該鋼板的各化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下c 0. 14% 0. 18%、Si :0. 30% 0. 40%、Mn :1. 2%
I.4%、P :彡 0. 015%、S :彡 0. 005%、Al :0. 020% 0. 045%、Nb :0. 02% 0. 05%、V :0. 05%
0.1%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述鋼板的厚度為300mm。一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，包括如下步驟
(1)冶煉工藝將含有質(zhì)量百分比為C:0. 14% 0. 18%、Si :0. 30% 0. 40%、Mn
1.2% I. 4%、P :彡 0. 015%、S :彡 0. 005%、Al :0. 020% 0. 045%、Nb :0. 02% 0. 05%、V 0. 05% 0. 1%成分的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度為1560±10°C時(shí)轉(zhuǎn)入VD爐進(jìn)行真空脫氣處理；
(2)澆鑄工藝將冶煉后的鋼水連續(xù)澆鑄，得到連鑄坯；
(3)以步驟(2)制得的連鑄坯為自耗電極，利用板坯電渣爐，采用960mm結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔，以確保合理的軋制壓縮比，重熔過程采用五元渣系，熔速控制為20 kg/min，利用電渣重熔的自下而上逐漸進(jìn)行的凝固方式，得到960mm厚的大電渣錠，電渣錠內(nèi)部致密，鋼質(zhì)純凈；
(4)加熱工藝將電渣錠進(jìn)行加熱處理，1000°C以下時(shí)升溫速度為100 120°C/h，力口熱至1260±10°C時(shí)保溫，總加熱時(shí)間12±2min/cm ；
(5)軋制工藝采用II型控軋工藝，第一階段軋制溫度為930 1100°C，單道次壓下量為10 25%，累計(jì)壓下率為70 90%，第二階段軋制溫度為830 910°C，單道次壓下量為10 27%，累計(jì)壓下率為30 50%，制得鋼板粗品；
(6)熱處理工藝對(duì)鋼板粗品進(jìn)行正火處理，正火溫度為920±10°C，保溫系數(shù)為1.8 2min/mm，正火后放置在帶有水槽的晾鋼臺(tái)架上進(jìn)行風(fēng)冷，得到成品鋼板。其中，步驟(I)中在精煉時(shí)喂入Al線。步驟(I)中真空脫氣處理的真空度為0 66. 6Pa，真空保持時(shí)間為20 60分鐘。步驟(2)中澆鑄溫度為1535 1545°C。步驟(5)中第一階段軋制的開軋溫度為1050 1100°C，終軋溫度為930 960°C，第二階段軋制的開軋溫度為890 910°C，終軋溫度為830 870°C。本發(fā)明大厚度海洋平臺(tái)用鋼板中各化學(xué)成分的作用是
C對(duì)鋼的屈服、抗拉強(qiáng)度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響，碳通過間隙固溶可顯著提高鋼板強(qiáng)度，但碳含量過高時(shí)會(huì)影響鋼的焊接性能及韌性；
Si在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時(shí)Si也能起到固溶強(qiáng)化作用，但含量超過0. 5%時(shí)，會(huì)造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能；
Mn能增加鋼的韌性、強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能，且價(jià)格低廉，可降低鋼板的生產(chǎn)成本，但錳含量過高時(shí)會(huì)減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能；
P和S在一般情況下都是鋼中的有害元素，會(huì)增加鋼的脆性，P使鋼的焊接性能變壞，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(shí)會(huì)造成裂紋，因此應(yīng)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Al，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，Al還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁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(jìn)鋼軋制顯微組織的晶粒細(xì)化，同時(shí)可提高強(qiáng)度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結(jié)晶有效的細(xì)化顯微組織，并析出強(qiáng)化基體，Nb可降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時(shí)奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細(xì)小的熱影響區(qū)組織，改善焊接性能；
V是鋼的優(yōu)良脫氧劑，鋼中加V可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性，V與C形成的碳化物在高溫高壓下還可提高鋼的抗氫腐蝕能力。本發(fā)明大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的化學(xué)成分設(shè)計(jì)合理，C、Mn具有固溶強(qiáng)化作用，力口入的少量的Nb、V可以細(xì)化晶粒，Nb、V的碳化物能起到彌散強(qiáng)化作用。該鋼板中不添加貴金屬元素，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的鋼板的價(jià)格相對(duì)低廉。本發(fā)明鋼板的生產(chǎn)方法采用電渣重熔工藝，采用960_的結(jié)晶器得到了 960_厚的大電渣錠，確保了軋制時(shí)合理的壓縮比，同時(shí)得到的電渣錠的內(nèi)部致密，鋼質(zhì)純凈；鋼板采用晾鋼軋制工藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均，生產(chǎn)的鋼板有優(yōu)良的綜合性能，另外鋼板延伸率有相當(dāng)大的富裕量，可廣泛用于海洋平臺(tái)工程，應(yīng)用前景廣闊；采用正火的熱處理工藝，得到珠光體和鐵素體組織，通過正火處理后的鋼板組織均勻、細(xì)化。本發(fā)明制得的成品鋼板的厚度達(dá)300_，成品鋼板的力學(xué)性能良好，具有良好的組織、綜合性能和焊接性能。本發(fā)明大厚度海洋平臺(tái)用鋼板屈服強(qiáng)度高、Z向性能優(yōu)良、負(fù)溫沖擊功高并且延伸率好，耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能良好。鋼板的鋼質(zhì)更純凈，P ( 0.015%，0.005% ;負(fù)溫沖擊功高，-40°c沖擊功在70焦以上；厚度(Z向)拉伸斷面收縮率高，斷面收縮率在50%-60%之間；延伸率在20%以上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為c:0. 18%、Si 0. 30%,Mn :1. 2%、P :0. 012%, S :0. 004%, Al :0. 045%,Nb :0. 05%、V :0. 05%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。鋼板的厚度為300mm。該實(shí)施例鋼板的生產(chǎn)方法，包括如下步驟
(1)冶煉工藝將含有質(zhì)量百分比為C0. 18%、Si 0. 30%、Mn :1. 2%、P :0. 012%、S 0.004%、Al :0. 045%、Nb :0. 05%、V :0. 05%成分的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，在精煉時(shí)喂入Al線，鋼水溫度為1565°C時(shí)轉(zhuǎn)入VD爐進(jìn)行真空脫氣處理，真空脫氣處理的真空度為30Pa，真空保持時(shí)間為20分鐘；
(2)澆鑄工藝將冶煉后的鋼水連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度為1540°C，得到連鑄坯；
(3)以步驟(2)制得的連鑄坯為自耗電極，利用板坯電渣爐，采用960mm結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔，以確保合理的軋制壓縮比，重熔過程采用五元渣系，熔速控制為20 kg/min，利用電渣重熔的自下而上逐漸進(jìn)行的凝固方式，得到960mm厚的大電渣錠，電渣錠內(nèi)部致密，鋼質(zhì)純凈；
(4)加熱工藝將電渣錠進(jìn)行加熱處理，1000°C以下時(shí)升溫速度為100°C/h，加熱至1270°C時(shí)保溫，總加熱時(shí)間13min/cm;
(5)軋制工藝采用II型控軋工藝，第一階段軋制溫度為930 1050°C，開軋溫度為1050°C，終軋溫度為930°C，該階段單道次壓下量為25%，累計(jì)壓下率為70%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細(xì)化奧氏體晶粒，第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，軋制溫度為870 910°C，開軋溫度為910°C，終軋溫度為870°C，單道次壓下量為10%，累計(jì)壓下率為50 %，制得鋼板粗品；
(6)熱處理工藝對(duì)鋼板粗品進(jìn)行正火處理，正火溫度為910°C，保溫系數(shù)為l.Smin/mm，正火后放置在帶有水槽的晾鋼臺(tái)架上進(jìn)行風(fēng)冷，得到成品鋼板。本實(shí)施例的鋼板的力學(xué)性能屈服強(qiáng)度336MPa，抗拉強(qiáng)度590MPa，_40°C沖擊功平均106焦，Z向斷面收縮率為52%，延伸率為23%。該鋼板的耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能良好。實(shí)施例2
本實(shí)施例的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，該鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為c:0. 14%、Si 0. 40%、Mn :1. 4%、P :0. 007%、S :0. 003%、Al :0. 020%、Nb :0. 02%、V :0. 1%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。鋼板的厚度為300mm。該實(shí)施例鋼板的生產(chǎn)方法，包括如下步驟
(I)冶煉工藝將含有質(zhì)量百分比為C 0. 14%、Si 0. 40%、Mn :1. 4%、P :0. 007%、S
0.003%、Al :0. 020%、Nb :0. 02%、V :0. 1%成分的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，在精煉時(shí)喂入Al線，鋼水溫度為1570°C時(shí)轉(zhuǎn)入VD爐進(jìn)行真空脫氣處理，真空脫氣處理的真空度為26Pa，真空保持時(shí)間為60分鐘；(2)澆鑄工藝將冶煉后的鋼水連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度為1545°C，得到連鑄坯；
(3)以步驟(2)制得的連鑄坯為自耗電極，利用板坯電渣爐，采用960mm結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔，以確保合理的軋制壓縮比，重熔過程采用五元渣系，熔速控制為20 kg/min，利用電渣重熔的自下而上逐漸進(jìn)行的凝固方式，得到960mm厚的大電渣錠，電渣錠內(nèi)部致密，鋼質(zhì)純凈；
(4)加熱工藝將電渣錠進(jìn)行加熱處理，1000°C以下時(shí)升溫速度為120°C/h，加熱至1250°C時(shí)保溫，總加熱時(shí)間10min/cm;
(5)軋制工藝采用II型控軋工藝，第一階段軋制溫度為960 1100°C，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為960°C，該階段單道次壓下量 為10%，累計(jì)壓下率為90%，第二階段軋制溫度為830 890°C，開軋溫度為890°C，終軋溫度為830°C，單道次壓下量為27%，累計(jì)壓下率為30*%，制得鋼板粗品；
(6)熱處理工藝對(duì)鋼板粗品進(jìn)行正火處理，正火溫度為930°C，保溫系數(shù)為2min/mm，正火后放置在帶有水槽的晾鋼臺(tái)架上進(jìn)行風(fēng)冷，得到成品鋼板。本實(shí)施例的鋼板的力學(xué)性能屈服強(qiáng)度328MPa，抗拉強(qiáng)度577MPa，_40°C沖擊功平均126焦，Z向斷面收縮率為56%，延伸率為27%。該鋼板的耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能良好。
權(quán)利要求
1.一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，其特征在于，該鋼板的各化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下C 0. 14% O. 18%、Si 0. 30% O. 40%、Mn 1. 2% L 4%、P O. 015%、S O. 005%、Al .0.020% O. 045%、Nb :0. 02% O. 05%、V :0. 05% O. 1%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，其特征在于，所述鋼板的厚度為.300mmo
3.—種權(quán)利要求I或2所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)冶煉工藝將含有質(zhì)量百分比為C:0. 14% O. 18%、Si :0. 30% O. 40%、Mn .1.2% L 4%、P ^ O. 015%, S ^ O. 005%、Al 0. 020% O. 045%、Nb 0. 02% O. 05%、V O. 05% O. 1%成分的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，之后送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度為1560±10°C時(shí)轉(zhuǎn)入VD爐進(jìn)行真空脫氣處理； (2)澆鑄工藝將冶煉后的鋼水連續(xù)澆鑄，得到連鑄坯； (3)以步驟(2)制得的連鑄坯為自耗電極，利用板坯電渣爐，進(jìn)行電渣重熔，利用電渣重熔的自下而上逐漸進(jìn)行的凝固方式，得到電渣錠； (4)加熱工藝將電渣錠進(jìn)行加熱處理，1000°C以下時(shí)升溫速度為100 120°C/h，力口熱至1260±10°C時(shí)保溫，總加熱時(shí)間12±2min/cm ； (5)軋制工藝采用II型控軋工藝，第一階段軋制溫度為930 1100°C，單道次壓下量為10 25%，累計(jì)壓下率為70 90%，第二階段軋制溫度為830 910°C，單道次壓下量為.10 27%，累計(jì)壓下率為30 50%，制得鋼板粗品； (6)熱處理工藝對(duì)鋼板粗品進(jìn)行正火處理，正火溫度為920±10°C，保溫系數(shù)為1.8 .2min/mm,正火后進(jìn)行風(fēng)冷,得到成品鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(I)中在精煉時(shí)喂入Al線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(I)中真空脫氣處理的真空度為O 66. 6Pa，真空保持時(shí)間為20 60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(2)中澆鑄的溫度為1535 1545°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(3)中電渣重熔采用960mm結(jié)晶器，熔速為20 kg/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(5)中第一階段軋制的開軋溫度為1050 1100°C，終軋溫度為930 960°C，第二階段軋制的開軋溫度為890 910°C，終軋溫度為830 870°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大厚度海洋平臺(tái)用鋼板，該鋼板的各化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下C0.14%～0.18%、Si0.30%～0.40%、Mn1.2%～1.4%、P≤0.015%、S≤0.005%、Al0.020%～0.045%、Nb0.02%～0.05%、V0.05%～0.1%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明大厚度海洋平臺(tái)用鋼板的化學(xué)成分設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)成本低。鋼板采用電渣重熔工藝和正火的熱處理工藝，制得的成品鋼板的厚度達(dá)300mm。成品鋼板的屈服強(qiáng)度高、Z向性能優(yōu)良、負(fù)溫沖擊功高并且延伸率好，耐低溫沖擊韌性和抗層狀撕裂性能良好。
文檔編號(hào)C22C38/12GK102796952SQ201110135390
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者吳濤, 趙文忠, 韋明, 王新, 李建立, 張俊凱, 張亞麗, 張儀杰, 郭宏磊, 王國花, 高大偉 申請(qǐng)人:舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司, 河北鋼鐵集團(tuán)有限公司