一种FO460海工厚板及其制造方法与流程

本发明涉及一种海洋工程用钢，具体涉及一种fo460海工厚板及其制造方法。

背景技术：

海洋工程装备及高技术船舶作为高端装备制造的一部分，将大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键系统和专用设备；推动深海空间站、大型浮式结构物的开发和工程化，必然对海洋平台用钢的需求量及要求也不断扩大，逐渐向高强度、厚规格方向发展。

f级超高强海洋工程用钢为船舶和海洋工程焊接结构关键部位用钢，服役环境严苛，因此要求其具有高强度、高韧性、高塑性、易焊接等优异的综合性能。2017年起，bv、ccs、vl、lr、kr等船级社对超高强海工钢的交货条件提出新的要求即对于厚度＞50mm的钢板，必须加做板厚1/2冲击，但在提高钢板韧性指标要求的同时，对屈服强度的要求相应进行了降低。但一些更高要求的海洋平台的关键部位用钢对于厚度＞50mm的钢板，必须加做板厚1/2冲击，且屈服强度不允许降低要求，fo460海工钢就是其典型代表钢种。

授权公告号cn101705439b的发明专利，公开了一种低温高韧性f460级超高强度造船用钢板及其制造方法，该钢板的制造方法为控轧控冷，然而海工装备制造企业对460mpaf级海工钢的性能均匀性、性能波动值要求非常高，均要求调质态交货，控轧控冷交货已无法满足要求；另外，该钢板的成分设计含有贵重元素ni、cu，并且该钢板的最大厚度只到60mm厚，满足不了f级超高强海工钢对厚板的供货要求。而常规调质态交货的460mpaf级海工钢均含有大量贵重元素ni、mo、cu，价格昂贵，会大幅度提高海工装备企业的生产成本。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种fo460海工厚板，该钢板不含ni、cu等贵重元素，在保证性能的同时大幅度降低生产成本。

本发明的另一目的是提供一种上述海工厚板的制造方法，该方法制造的海工厚板为调制态。

技术方案：本发明所述的一种fo460海工厚板，其成分以质量百分比计含有c：0.06～0.09％，si：0.20～0.40％，mn：1.40～1.60％，p≤0.010％，s≤0.002％，nb：0.010～0.030％，v：0.030～0.050％，ti：0.007～0.020％，cr：0.10～0.20％，mo：0.07～0.25％，al：0.025～0.050％，o≤18ppm，n≤38ppm，h≤2.0ppm，余量为fe及不可避免的杂质。

该钢板的厚度为40～90mm。

该钢板的金相组织为低碳贝氏体组织、铁素体组织以及珠光体组织的组合。

而本发明所述的一种上述fo460海工厚板的制造方法，包括如下工艺步骤：

(1)炼钢：铁水脱硫的目标硫含量≤0.003％；转炉冶炼采用高吹低拉法或双渣法脱磷，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间≥18min，精炼总时间≥38min；真空处理保持时间≥15min，真空处理后进行无缝钙线处理；

(2)连铸：控制连铸中间包的目标温度比液相线温度高5～15℃，稳定控制拉速；

(3)轧制：采用控轧控冷工艺，轧前将铸坯加热至1100～1160℃；然后分两阶段轧制，粗轧开轧温度980～1080℃，精轧开轧温度800～840℃；轧后层流冷却，终冷温度500～550℃，冷却速率5～8℃/s；

(4)热处理：淬火处理的淬火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0～25min；回火处理的回火温度550～650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为40～120min。

有益效果：与现有技术相比，本发明的钢板不含贵重的ni、cu元素，在满足船级社标准的化学成分范围内，保证性能优良的同时成本大幅降低。其屈服强度≥469mpa，抗拉强度≥577mpa，延伸率≥20.5％，z向截面收缩率≥65％，力学性能满足各大船级社标准中对460级别f级超高强海工钢的性能要求。该制造方法通过洁净钢的冶炼，降低坯料偏析和疏松等内部缺陷；通过低温加热和粗轧大压下，破碎柱状晶和细化奥氏体晶粒；通过低温精轧累积变形以及较低温度控冷，得到控制热轧后晶粒大小的目的；热处理后，晶粒细小，组织均匀，内应力小。该钢板的生产工艺稳定，机械性能优良。

附图说明

图1是本发明实施例1的90mm海工厚板的金相组织形貌图；

图2是本发明实施例4的40mm海工厚板的金相组织形貌图。

具体实施方式

下面，结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种fo460海工厚板及其制造方法，其中，该钢板的成分以质量百分比计含有c：0.06～0.09％，si：0.20～0.40％，mn：1.40～1.60％，p≤0.010％，s≤0.002％，nb：0.010～0.030％，v：0.030～0.050％，ti：0.007～0.020％，cr：0.10～0.20％，mo：0.07～0.25％，al：0.025～0.050％，o≤18ppm，n≤38ppm，h≤2.0ppm，余量为fe及不可避免的杂质。具体制造方法包括如下工艺步骤：

(1)炼钢：按照洁净钢的冶炼及控制，铁水预处理进行降硫，铁水脱硫的目标硫含量≤0.003％；转炉冶炼采用高吹低拉法或双渣法脱磷，转炉出钢挡渣防止回磷；精炼采用白渣操作，并充分保证白渣精炼时间，白渣保持时间≥18min，精炼总时间≥38min，吸附夹杂物和减少钢中的s、o等元素含量；真空处理保持时间≥15min，降低h、n等有害元素含量；真空处理后进行无缝钙线处理，改善夹杂物形态；得到符合上述成分构成的钢液。

(2)连铸：控制连铸中间包的目标温度比液相线温度高5～15℃，稳定控制拉速；得到内部质量优良的连铸坯。

(3)轧制：采用控轧控冷工艺，轧前将铸坯加热至1100～1160℃，保证微合金元素固溶的情况下，使原始晶粒较为细小；然后分两阶段轧制，粗轧开轧温度980～1080℃，采用高温低速大压下来破碎柱状晶、焊合坯料内部缺陷、细化奥氏体晶粒；精轧开轧温度800～840℃，精轧后三道次累计压下率大于30％；轧后层流冷却，终冷温度500～550℃，冷却速率5～8℃/s；通过在未在结晶区的低温大变形诱导铁素体机制以及中低温控冷工艺，实现控制晶粒大小的目的。

(4)热处理：淬火处理的淬火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0～25min，既保证钢板淬火前完全奥氏体化，又保证钢板淬火前组织细小均匀；回火处理的回火温度550～650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为40～120min，保证了钢板通过回火进行组织调控的同时进行消应力处理，在钢板性能优良的情况下，防止钢板使用过程中出现切割变形。

经过上述步骤后即得所述fo460海工厚板。

具体的，提供四组实施例对本发明的fo460海工厚板及其制造方法做进一步详细说明。该四组实施例的钢板成分如表1所示：

表1实施例1～4钢板的成分含量(以质量％计)

各实施例的制造方法及技术参数如下：

实施例1:生产90mm厚的fo460海工厚板，炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.003％；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间20分钟，精炼总时间40分钟；真空处理保持时间15分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+10℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1100℃；粗轧温度980℃，低速大压下轧制，第一道道次压下量40mm；精轧开轧温度840℃，后三道累积压下率30％；轧后层流冷却，终冷温度500℃，冷却速率5℃/s；随后空冷。

热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为900℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为25min；进行回火处理，回火温度580℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为120min，得到不平度2mm/m板形优良的fo460海工厚板。

实施例2：生产80mm厚的fo460海工厚板，炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.003％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢挡渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间18分钟，精炼总时间38分钟；真空处理保持时间15分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+15℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1130℃；粗轧温度1000℃，低速大压下轧制，第一道道次压下量38mm；精轧开轧温度820℃，后三道累积压下率31％；轧后层流冷却，终冷温度520℃，冷却速率6℃/s；随后空冷。

热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为890℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为0min；进行回火处理，回火温度550℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为80min，得到不平度2mm/m板形优良的fo460海工厚板。

实施例3：生产75mm的fo460海工厚板，炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0025％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间19分钟，精炼总时间43分钟；真空处理保持时间17分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+5℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1150℃；粗轧温度1050℃，低速大压下轧制，第一道道次压下量35mm；精轧开轧温度810℃，后三道累积压下率32％；轧后层流冷却，终冷温度540℃，冷却速率7℃/s；随后空冷。

热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为905℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为15min；进行回火处理，回火温度620℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为60min，得到不平度2mm/m板形优良的fo460海工厚板。

实施例4：生产40mm厚的fo460海工厚板，炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0028％；转炉冶炼采用高吹低拉法脱磷，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间19分钟，精炼总时间42分钟；真空处理保持时间17分钟；真空处理后进行无缝钙线处理；连铸中包目标温度为液相线温度+8℃，拉速稳定。

轧制工艺：采用控轧控冷工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1160℃；粗轧温度1080℃，低速大压下轧制，第一道道次压下量34mm；精轧开轧温度800℃，后三道累积压下率34％；轧后层流冷却，终冷温度550℃，冷却速率8℃/s；随后空冷。

热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为5min；进行回火处理，回火温度650℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为40min，得到不平度2mm/m板形优良的fo460海工厚板。

如图1、图2所示，实施例1和实施例4调质处理后得到的fo460海工厚板在金相显微镜的组织形貌图，其组织为细小均匀的低碳贝氏体组织+少量的铁素体组织+少量的珠光体组织，从而保证了钢板性能优良。

调质后，实施例1～4的板厚1/4处和板厚1/2处的横向拉伸性能和横向冷弯性能如表2所示，横向冲击性能和z向性能如表3所示。

表2各实施例板厚1/4和1/2处的横向拉伸性能和横向冷弯性能

表3各实施例板厚1/4和1/2处的横向冲击性能和z向性能

由表2和表3可以看出，实施例1～4的fo460海工厚板的屈服强度≥469mpa，抗拉强度≥577mpa，延伸率≥20.5％，z向截面收缩率≥65％，其力学性能满足各大船级社标准中对460级别f级超高强海工钢的性能要求。