专利名称：一种特厚船舶及海洋平台用钢板及其生产方法
技术领域：
本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种特厚船舶及海洋平台用钢板及其生产方法，用连铸坯、正火工艺生产特厚为80-120mm规格、36Kg、Z35级别的船舶及海洋平台用钢。
背景技术：
随着造船及海洋工程建设的发展，造船工业向着“一大、二高、三新”即大吨位、高技术含量和高附加值产品方向发展，普通船板已远不能满足需要，高强、高厚、大线能量焊接、耐超低温钢板等高精尖船板用量在迅速增加。目前，我国此类钢板主要依赖进口，研发具有自主知识产权的高精尖船板、缩短国内外差距、实现本土化成为我国船舶及海洋工程 用钢开发的主要方向。厚规格(45 80mm)和特厚规格(80 300mm)的高强船板一般应用于大型、大吨位船体的舷舱及海洋平台的升降系统等关键部位，总量不大、利润丰厚，对核心技术能力要求极高，钢板除具有高强韧性之外、对Z向抗层状撕裂及厚度方向性能的均匀性要求尤为严格。船级规范中对于此类钢板以正火和TMCP两种工艺生产。TMCP工艺依赖两阶段控轧附以轧后水冷、通过控制冷却过程组织相变来达到性能要求，对于水冷的均匀性要求较高、能够生产的钢板厚度不高。正火工艺通过轧后的热处理可以释放轧后组织应力、改善组织均匀性，稳定强度、提高韧性，能够生产特厚规格的钢板，而且钢板性能均匀、稳定、抗层状撕裂性能高，有利于提高船舶及海洋平台的安全性及使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特厚船舶及海洋平台用钢板及其生产方法，特厚规格为80-120mm的36Kg船舶及海洋平台用钢，解决了 TMCP工艺能够生产的钢板厚度有限，且钢板性能的同板差(头尾、厚度方向)及异板差较大；目前国内能够生产IOOmm以上规格的钢厂较少，对进口的依赖性较大等问题。本发明以连铸坯为基础，通过Nb、Ti、Ni、Cu的微合金化成分设计，以铁水预处理—转炉炼钢一LF炉外精炼一RH真空处理一板坯连铸一4300mm轧机轧制一ACC快速冷却—正火处理的生产方法，生产出了各项性能指标均优于船级规范要求、同板差异板差小、特别是厚度方向性能均匀厚度1/4处与1/2处强度差异彡30MPa、冲击功差异彡50J的特厚规格船舶及海洋平台用钢本发明的钢板的成分(按重量百分比计)为C :0. 10-0. 16%, Si :0. 20-0. 50%, Mn :1. 30-1. 60%, Nb :0. 03 — 0. 05%, Ti :0. 010 —
0.020%, Ni :0. 20 - 0. 40%, Cu :0. 10 — 0. 35%, S ^ 0. 005%, P 彡 0. 012%, Als :0. 020 —
0.04%,余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的钢板的厚度为80 — 120mm
本发明的钢板的生产包括高炉铁水一铁水预脱硫一转炉冶炼一LF+RH精炼一板坯连铸一铸坯清理一板坯加热一4300轧机轧制一ACC快速冷却一堆冷一正火一取样、检验—入库、发运。在板坯浇铸+控制轧制控制冷却+正火工艺过程中控制参数为(I)将按钢板的化学成分冶炼钢水 浇注成300 - 400mm厚连铸坯；(2)将连铸坯送入加热炉，加热温度为1150 1250°C、加热时间260 — 360min ；(3)钢坯出炉后进入4300mm轧机轧制，轧制时采用两阶段轧制，控温厚度为成品厚度的I. 4 一 2倍，粗轧阶段与精轧阶段参数如下粗轧阶段开轧温度:1000 - 1150°C，轧制速度:1.0-3. Om/s，轧制力矩:2000 —3200kNm ；精轧阶段开轧温度830 — 920°C，终轧表面温度780 — 830°C，轧制速度2. 0 —
5.Om/s。(4)轧后钢板进入ACC层流冷却，开始冷却温度控制在760 — 800°C，终冷温度控制在630 - 680°C，冷却速率控制在5 — 10°C /S。(5)钢板冷却后堆垛缓冷，堆冷时间> 36小时。(6)钢板堆冷完毕后送入热处理炉进行正火，正火温度880-900°C，在炉时间(I. 3-1. 6)t+10 - 20min(t为钢板厚度，其单位是mm)，出炉后先水冷冷却到630 — 670°C
然后空冷到室温。本发明生产的船舶及海洋平台用钢，厚度范围为80 — 120mm，综合性能优良屈服强度380-445MPa，抗拉强度515_550MPa，Z向断面收缩率平均在50%以上，_40°C夏比冲击功纵向平均在200J以上，5%的应变时效后_40°C冲击也能平均达到150J以上；钢板性能的同板差异板差较小、特别是厚度方向性能均匀各项性能指标厚度1/2处均能达到船级规范1/4处的要求，两位置强度差异彡30MPa、冲击功差异彡50J。
具体实施例方式根据本发明提供的成分设计及生产方法，在100吨转炉上冶炼400mmX 2000mmXL连铸坯，在4300mm宽厚板轧机上分别轧制100、120mm钢板，其化学成分见表I，轧制及正火工艺参数见表2及表3，性能情况见表4。表I试制钢板的化学成分(重量，％)
_ 規 +. &:itTk x -
'100*+ 0—11. 0.37 1—51* 0.010 ' 0—OOV 0.02S*+'0—OH' 0—3+. 0—31*' 〃
d 0J2>+ 0.3 >OJ0S - 0^002^ 0.035.- 0.045 O.Olf.- H34>+ 0.29-- ^表2试制钢板的加热、水冷及正火工艺参数
权利要求
1.一种特厚船舶及海洋平台用钢板，钢板的成分按重量百分比计为C :0. 10-0. 16%, Si :0. 20-0. 50%, Mn :1. 30-1. 60%, Nb :0. 03 — 0. 05%, Ti :0. 010 —0.020%, Ni :0. 20 - 0. 40%, Cu :0. 10 — 0. 35%, S ≤ 0. 005%, P ≤ 0. 012%, Als :0. 020 —0.04%,余量为Fe及不可避免的杂质； 所述钢板的厚度为80 - 120mm。
2.—种权利要求I所述钢板的生产方法，工艺包括高炉铁水一铁水预脱硫一转炉冶炼—LF+RH精炼一板坯连铸一铸坯清理一板坯加热一4300轧机轧制一ACC快速冷却一堆冷—正火一取样、检验一入库；其特征在于，板坯浇铸+控制轧制控制冷却+正火工艺过程中控制的技术参数为 (1)将按钢板的化学成分冶炼钢水浇注成300- 400mm厚连铸坯； (2)将连铸坯送入加热炉，加热温度为1150 1250°C、加热时间260— 360min ； (3)钢坯出炉后进入4300mm轧机轧制，轧制时采用两阶段轧制，控温厚度为成品厚度的I. 4 一 2倍，粗轧阶段与精轧阶段参数如下 粗轧阶段开轧温度1000 — 1150°C，轧制速度:1.0 — 3. Om/s，轧制力矩:2000 —3200kNm ； 精轧阶段开轧温度830 - 920°C，终轧表面温度780 — 830°C，轧制速度2.0 —·5. Om/s ; (4)轧后钢板进入ACC层流冷却，开始冷却温度控制在760- 8000C，终冷温度控制在·630 - 680°C，冷却速率控制在5 - IO0C /s ； (5)钢板冷却后堆垛缓冷，堆冷时间>36小时； (6)钢板堆冷完毕后送入热处理炉进行正火，正火温度880-900°C，在炉时间(I.3 —·1.6) t+10 - 20min,出炉后先水冷冷却到630 — 670°C然后空冷到室温；t为钢板厚度，单位是mm。
全文摘要
一种特厚船舶及海洋平台用钢板及其生产方法，属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域。钢板的成分按重量百分比计为C0.10-0.16%，Si0.20-0.50%，Mn1.30-1.60%，Nb0.03－0.05%，Ti0.010－0.020%，Ni0.20－0.40%，Cu0.10－0.35%，S≤0.005%，P≤0.012%，Als0.020－0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质。生产包括高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→铸坯清理→板坯加热→4300轧机轧制→ACC快速冷却→堆冷→正火→取样、检验→入库、发运。优点在于，解决了TMCP工艺能够生产的钢板厚度有限，且钢板性能的同板差及异板差较大大等问题。
文档编号C21D8/02GK102747285SQ20121023943
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者万潇, 何元春, 危尚好, 张建师, 李鑫磊, 杨春卫, 王东柱, 王传才, 王根矶, 白学军, 高瑞岩 申请人:秦皇岛首秦金属材料有限公司, 首钢总公司