专利名称：一种易焊接海洋平台用调质高强度钢板及其生产方法
技术领域：
本发明属于低合金高强度焊接结构钢制造领域，具体涉及一种易焊接海洋平台用调质高强度A517GrQ Modified钢板，同时还涉及一种该易焊接调质高强度钢板的生产方法。
背景技术：
传统调质钢具有高碳量、高合金含量以及高碳当量所带来的成本较高、焊接性能不甚理想等缺点。国内工程机械行业高强钢大多来自进口如美国A514Gr.B及德国DILLINGER钢铁公司生产的DILLMAX690钢板，德国DILLINGER钢铁公司生产的DILLMAX690钢板内C (O. 18%)含量较高、Cr (I. 50%)、Ni (I. 80%)合金含量较高，钢板成本价格上升。上述几种进口钢价格普遍很高。随着高强钢在国内工程机械行业中呈现出用量逐渐增大，国内某些钢铁厂家生产该级别的钢板，但由于规格范围较窄，均在60mm以下，无法满足日益增长的厚板市场需求。在深海采油平台钢生产方面夺得话语权，对于舞钢巩固品牌优势意义重大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种较低的碳含量和合金含量的易焊接海洋平台用调质高强度钢板，以大大降低生产成本。为了达到上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种易焊接海洋平台用调质高强度钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成c彡O. 18%，Si O. 15 O. 35%，Mn O. 95 I. 30%, P 彡 O. 035%, S 彡 O. 01%, Ni I. 20 I. 50%, Cr I. 00 I. 50%, Mo O. 4 O. 6%, Nb(O. 05%, V O. 03 O. 08%, Ti ( O. 020%, B 彡 O. 003%, Alt O. 020% O. 085%，余量为 Fe及不可避免的杂质。本发明钢板厚度为60 100mm。本发明的易焊接海洋平台用调质高强度钢板A517GrQ Modified钢板采用Cr-Ni-Mo-B系微合金元素复合强化，经过合理的热处理工艺，获得良好的强韧性匹配，同时又不降低厚板的焊接性能。本发明中碳含量在O. 05 O. 18%，高强钢的发展是逐步降低碳含量的过程，碳含量的降低，一方面有利于提高钢的韧性，另一方面可显著地改善钢的焊接性能，本发明适用需要更高韧性和焊接性能的受力复杂的大型钢结构件；Si含量在O. 15
O.35%之间，Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性；Mn含量选择在O. 95 I. 30%之间，Mn主要起固溶强化和降低相变温度提高钢板强度的作用，Mn能显著提高钢的淬透性，随Mn含量的增加，钢板的塑性和低温冲击韧性略有下降，强度显著提高；Cr含量I. 00 I. 50%, Ni含量I. 20 I. 50%, Cr、Ni能增加奥氏体过冷能力，降低马氏体和贝氏体的转变温度，促进马氏体的形成，其中Cr与C形成的碳化物，在各种碳化物中，其与碳形成的化合物是最细小的，它可以均匀的分布在钢中，使组织细小而又均匀分布，因此能显著的提高钢板的强度和低温冲击韧性，Cr、Ni含量低于国外同类钢种，既满足钢板强韧性需求，又起到节约合金，降低成本的作用；Mo含量< O. 4 O. 6%，B含量(O. 003%,适量的Mo和B能显著增加钢的淬透性，推迟过冷奥氏体向珠光体转变，通过Mo和B的复合添加，钢板轧后再经过ACC快速冷却，基本可以消除钢中铁素体和珠光体的生成；Nb含量< O. 05%, Nb对晶粒细化作用十分明显，通过轧制过程中Nb (C、N)应变诱导析出阻碍形变奥氏体回复、再结晶、经控轧控冷使精轧阶段非再结晶区轧制的形变奥氏体组织再相变时转变成细小的相变产物含量< O. 08%，V具有较高的析出强化作用，用来提高钢的强度；钛是强烈的固N元素，细小的TiN粒子可有效地阻碍钢在加热时的奥氏体晶粒长大，并且能显著地改善钢的焊接性能；A1含量为O. 020 O. 085%，是钢中常见的脱氧剂，钢种加入少量的Al，可以细化晶粒，提高冲击韧性，Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性，Al与Cr、Si合用，可显著提高钢的温度不起皮性和耐高温腐蚀的能力；P含量< O. 020%、S含量(O. 035%，是为了保证钢质纯净，调质高强钢中，P含量偏高影响钢板的冲击韧性。本发明的目的还在于提供一种该易焊接海洋平台用调质高强度钢板的生产方法， 包括以下步骤
(1)冶炼工艺采用90T超高功率电弧炉冶炼，选用优质炉料，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，P高时先去P后脱C，发挥低温易脱S的特点，无渣出钢，出钢过程不加任何含C脱氧剂；然后送入LF精炼炉精炼，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Nb、Ni、Cr、V(不含C合金)元素，吊包前调Ti和B ;
(2)浇铸工艺本发明钢种为保证成分的均匀性，采用23.55T锭型模铸生产；
(3)钢锭清理为保证钢板的表面质量，钢锭采用开坯二次成材，开坯后，用火焰枪对上下表面清理，去除表面的氧化铁皮；
(4)加热轧制工艺
加热工艺加热制度按照II组钢加热工艺执行，保温时间按同锭型II组钢增加2小时，以保证加热均匀并且防止晶粒粗大，充足的加热时间可以保证合金元素能够充分固溶；钢锭在均热炉加热，加热温度1220 1240°C，加热速度为1000°C以下彡100°C /h，1000°C以上不限；钢坯在连续炉加热，加热温度1200 1220°C，加热速度> lOmin/cm ；
控扎控冷工艺采用二阶段控轧采，第一阶段为奥氏再结晶阶段，在这一阶段内1000°C以上，奥氏体变形和再结晶同时进行，因再结晶而获得的细小奥氏体粒，将导致铁素体晶粒的细化，此阶段单道次压下率彡10%，累计压下率彡50%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段880°C 930°C，在这一阶段内，奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，同时微合金碳、氮化物因形变诱导析出，因而增加了铁素体的形核位置，细化了铁素体晶粒，此阶段累计压下率> 40% ；
控制冷却的实质就是对未再结晶奥氏体进行快速冷却，从奥氏体晶界和变形带上甚至变形奥氏体内形核，促使组织进一步细化，促使变形奥氏体转变成马氏体或贝氏体组织，同时尽可能多地保留轧制过程中形成的错位和畸变，提高钢板的强韧性；钢板入水温度在930°C以上，采用合适的冷却速度，确保出水温度在750°C以下，即保证板型由保证了热轧组织准备；
(5)调质检验工艺
淬火工艺为淬火是为使组织充分奥氏体化，淬火温度为930 950°C，时间为176min，选择水作为冷却质，可使钢板的冷却速度大于临界冷却速度，从而获得马氏体组织；
回火工艺为淬火后再经过回火，转变成较为稳定的回火组织，同时消除内应力，回火温度选择580°C 670°C，保温时间为2. 5 3. 5min/mm,回火后具有良好的强韧性匹配。采用本发明的方法进行生产实现了较低的碳含量和合金含量的化学成分设计，严格控制铸坯加热、轧制及冷却参数，钢板经调质处理后，既获得了技术条件要求的各项力学性能指标又降低了生产成本，同时得到了更细小的组织结构和更佳的焊接性能；规格范围广，厚度60 100mm，用于代替进口产品，填补国内市场空白，满足国内、外工程机械行业不断增长用量的需求。经检测本发明的钢板的力学性能达到下列要求屈服强度> 690MPa，抗拉强度790 930MPa，A 彡 14%, -27°C AKV 彡 100J, -37°C AKV 彡 100J。由于本发明钢采用电炉冶炼，P、S含量低，钢质纯净，深受用户欢迎；本发明钢因加入的贵金属含量少，成本低，具有市场竞争性；本发明钢采用II型控轧工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、冲击韧性降低现象，适合其它钢厂低轧制压力轧机生产高强钢。采用本发明的方法生产的钢板板型良好，不平度达到< 4mm/m，可减少制作方的制作钢板矫平费用50元/吨。由于本发明钢有优良的综合性能，目前用于工程机械上， 冲击韧性有相当大的富裕量，可广泛用于工程支架等需高强度板的项目，具有极大的应用前景。其轧制工艺简单，调质工艺范围广，易于操作，适合于有淬火机的钢铁厂生产。采用本发明钢替代进口钢，制造厂如制造工程机械采用调质高强钢和采用低合金钢相比，可减轻自重10 50%，并可提高设备性能和使用寿命，同时节约了能源，因此会给制造和使用部门带来更大效益。
具体实施例方式实施例I
本实施例的调质高强度钢按重量百分含量各成分组成为c O. 14%、Si O. 27%、Mn
I.16%、P O. 015%、S O. 001 %、Mo O. 41%、Ni I. 2%、Cr I. 04%、Nb O. 024%、V O. 033%、B
0.002%、Ti O. 015%，Al O. 064%,余量为Fe及不可避免的杂质，轧成88mm钢板。其力学性能屈服强度820MPa，抗拉强度880MPa，A为20%，_27°C冲击功AKV (纵向)119、129、159J，_37°C冲击功 AKV (纵向):131、126、100J。实施例2
本实施例的调质高强度钢按重量百分含量各成分组成为c O. 14%、Si O. 25%、Mn
1.15%、P O. 012%、S O. 002%、Mo O. 43%、Ni I. 25%、Cr I. 03%、Nb O. 027%、V O. 035%、B
O.0023%,Ti O. 019%, Al O. 050%余量为Fe及不可避免的夹杂。Ceq为O. 56%，轧成88mm钢板。其力学性能屈服强度825MPa，抗拉强度895MPa，A为18%，_27°C冲击功AKV (纵向)199、199、180J，_37°C冲击功 AKV (纵向):192、190、167J。最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种易焊接海洋平台用调质高强度钢板，其特征在于，所述的钢板由以下重量百分含量的化学成分组成c ( O. 18%, Si O. 15% O. 35%, Mn O. 95% I. 30%, P 彡 O. 035%,S 彡 O. 01%, Ni I. 20 I. 50%, Cr I. 00 I. 50%, Mo O. 4 O. 6%, Nb ( O. 05%, V O. 03 O.08%,Ti ^ O. 020%, B ^ O. 003%, Alt O. 020% O. 085%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的易焊接海洋平台用调质高强度钢板，其特征在于，所述的钢板厚度为60 100mm。
3.—种如权利要求I所述的易焊接海洋平台用调质高强度钢板的生产方法，其特征在于，该生产方法包括以下步骤 (1)冶炼工艺真空脱碳，P高时先去P后脱C，无渣出钢，然后送入LF精炼炉精炼，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Nb、Ni、Cr、V元素，吊包前调Ti和B ; (2)浇铸工艺采用23.55T锭型模铸生产； (3)钢锭清理钢锭采用开坯二次成材，开坯后，用火焰枪对上下表面清理； (4)加热轧制工艺 加热工艺钢锭在均热炉加热，加热温度1220 1240°C，加热速度1000°C以下(IOO0C /h，1000°C以上不限；钢坯在连续炉加热，加热温度1200 1220°C，加热速度>IOmin/cm ； (5)调质检验工艺淬火温度为930 950°C,时间为176min,选择水作为冷却质；淬火后再经过回火，回火温度为580 670°C，保温时间为2. 5 3. 5min/mm，取样检验，得到合格的成品。
4.根据权利要求3所述的易焊接海洋平台用调质高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中控扎控冷工艺采用二阶段控轧，第一阶段为奥氏再结晶阶段，这一阶段内1000°C以上，此阶段单道次压下率彡10%，累计压下率彡50%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段880°C 930°C，此阶段累计压下率彡40% ;钢板入水温度在930°C以上，确保出水温度在750°C以下。
全文摘要
本发明公开了一种易焊接海洋平台用调质高强度钢板及其生产方法。该钢板是由以下重量百分比的化学成分组成C≤0.18%，Si0.15%～0.35%，Mn0.95%～1.30%，P≤0.035%，S≤0.01%，Ni1.20～1.50%，Cr1.00～1.50%，Mo0.4～0.6%，Nb≤0.05%，V0.03～0.08%，Ti≤0.020%，B≤0.003%，Alt0.020%～0.085%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明钢板的厚度为60～100mm。该钢板由以下方法制备而成冶炼→真空脱碳→LF炉精炼→浇铸→清理→加热→轧制→轧后水冷→调质→检验入库。本发明钢有优良的综合性能，用于工程机械上，冲击韧性由相当大的富裕量，可广泛用于工程支架等需要高强度钢板的项目，具有极大的应用前景。该钢轧制工艺简单，调质工艺范围广，易于操作，适合于炼钢厂生产。
文档编号C22C38/44GK102876997SQ20121033371
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者宋向前, 袁忠业, 李劲峰, 孔祥丽, 齐燕, 管秀兵, 秦红新, 肖雄峰, 杨斌, 张晓克, 温冰 申请人:舞阳钢铁有限责任公司, 河北钢铁集团有限公司