一种海洋钻井平台用钢的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种海洋钻井平台用钢的制备方法，该钢的化学成分以重量百分数计为：C：0.12-0.15％，Si：0.40-0.60％，Mn：0.60-0.80％，Cr：2.00-2.20％，Al：0.10-0.30％，Mo：0.50-0.70％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu：0.20-0.40％，Ni：1.20-1.40％，Ti：0.025-0.045％，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：1）冶炼、精炼，连铸成坯；2）钢坯均热；3）热轧：开轧温度1130-1160℃，终轧温度控制在920-950℃；4）热处理：在880-920℃条件下进行正火热处理，自然冷却。
【专利说明】一种海洋钻井平台用钢的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种海洋钻井平台用钢的制备方法。
【背景技术】 [0002]中国专利申请号为200810119506.9公开了一种“控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法”，其化学组分及重量百分比含量为:C 0.05~0.09%，Mn 1.20~1.60 %，Si0.20 ~0.50%，Nb 0.03 ~0.05%，Ti 0.010 ~0.020%，V 0.03 ~0.06%，S ≤0.005%，Als 0.020~0.040%，P <0.015%，余量为Fe及杂质。采用热机械控制工艺过程(TMCP)进行生产，将按成分冶炼好的钢水浇铸成220~250mm厚板坯；将坯料装入板坯加热炉加热，出炉进行轧制。粗轧开轧温度在1060~1160°C;精轧开轧温度在840~940°C;终轧温度在780~820°C ;轧制钢板厚度10~60mm。开始冷却温度在760~810°C ;终止冷却温度在550~650°C ;冷却速率在10~17°C /s。其不足在于:采用TMCP工艺生产的钢板微观组织结构不均匀，带状组织严重，虽然可应用于海洋平台钢结构建造，但不是一种理想的抗层状撕裂钢，因为其Zz ^ 35%，仅满足基本技术要求，富裕量较小，在施工中仍会发生层状撕裂的问题。
[0003]另一项中国专利申请号为94115981.7的文献，其公开了一种“适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法”，通过铸造、热轧后以3~20°C /sec的冷速加速冷却，在400°C~600°C温度范围停止加速冷却，然后空冷。其不足在于:微合金化元素太多，包括难于控制的元素N、REM等，冶炼过程中不易操作，难于控制其成分精度，增加了生产难度，提高了成本，并且成形过程中采用轧后控制冷速冷却工艺，降低了设备利用率和生产效率，难于在实际生产过程中推广应用。
[0004]类似的，另一项中国专利申请200610024179.X公开了 “一种耐海水腐蚀钢及其生产方法”，该两项耐海水腐蚀钢专利技术的化学成分十分复杂，而且对难于控制的合金元素提出了精度要求，显著增加了生产难度和成本。钢中价格昂贵的合金元素Mo含量较高，是一种不经济的钢种，且钢中Al含量很高，给生产该钢种带来很大困难，尤其是在浇铸过程中，形成的含Al氧化物及氮化物容易堵塞浇铸水口，造成生产事故。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种海洋钻井平台用钢的制备方法，该钢具有良好的抗腐蚀性能，适于海洋钻井平台使用，并具有良好的抗层状撕裂性能。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种海洋钻井平台用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计为:C:
0.12-0.15 %, Si:0.40-0.60 %, Mn:0.60-0.80 %, Cr:2.00-2.20 %, Al:0.10-0.30 %,Mo:0.50-0.70 %, P ^ 0.015 %, S ^ 0.010 %, Cu:0.20-0.40 %, N1:1.20-1.40 %, Ti:
0.025-0.045%, [N] ( 0.030%, [0] ( 0.0025%，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:[0008]I)常规的冶炼，采用吹氩、真空系统精炼，连铸成坯；
[0009]2)钢坯均热:温度1150°C -1210°C，保温时间至少为4-6小时；
[0010]3)热轧:开轧温度1130-1160°C，终轧温度控制在920_950°C ；
[0011]4)热处理:在880-920°C条件下进行正火热处理，自然冷却至常温。
[0012]以下简述本发明钢中选定各合金元素及成分范围的理由:
[0013]C是钢中较为有效、经济的间隙强化元素，控制钢中一定C含量可保障钢的强度，但是过高的C含量会增加偏析程度，降低抗撕裂性能，且使钢的断裂韧性显著降低，综合平衡钢的力学性能和抗撕裂性能，故将C含量的取值范围确定为:0.12-0.15%。
[0014]Si是一种廉价的置换强化元素，加入钢中可显著提高钢的强度，如果钢中Si含量偏高，会使钢的韧性，尤其使低温韧性明显降低。
[0015]Mn不仅可以增加钢的强度，还可以降低钢的相变温度，通过控制轧制过程，细化晶粒，在提高钢的强度同时提高其断裂韧性，但若钢中Mn含量偏高，则会形成数量较多的MnS。
[0016]钢中添加适量Cr，可抑制环C原子扩散，降低C的偏析，有利于抗撕裂性能的提高，另一方面，适量的Cr可提高钢的强度。但过量的Cr含量，会形成沿晶界分布的网状Cr的碳化物，导致钢的脆性增加，降低钢的抗撕裂性能。钢中Ni对强度贡献不大，但可提高钢的韧性，尤其是低温韧性，且钢中添加适量的Ni，可抑制其它合金元素的扩散，减少合金元素偏析，提高抗撕裂性能。
[0017]Al、Cu、Mo、Ni和Ti的组合可以提高钢的抗海洋环境腐蚀性能。
[0018]P、S是钢中有害的杂质元素，降低钢的韧性，含量越低越好。
[0019]本发明具有如下有益效果:
[0020]I)本发明通过对合金元素的选择以及含量的调整，使得制备的钢具有抗海洋环境腐蚀性能，适合海洋钻井平台使用。
[0021]2)本发明钢具有良好的力学性能组合，其抗拉强度> 600MPa，抗层状撕裂性能优异，厚度方向拉伸断面收缩率Zz ^ 55%。
【具体实施方式】
[0022]实施例一
[0023]一种海洋钻井平台用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计为:C:0.12%, Si:0.60 %, Mn:0.60 %, Cr:2.20 %, Al:0.10 %，Mo:0.70 %，P ≤ 0.015 %，S ≤ 0.010%, Cu:0.20%, Ni:1.40%, Ti:0.025%, [N] ( 0.030%, [O] ( 0.0025%，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0024]I)常规的冶炼，采用吹氩、真空系统精炼，连铸成坯；
[0025]2)钢坯均热:温度1150°C，保温时间至少为6小时；
[0026]3)热轧:开轧温度1130°C，终轧温度控制在950°C ；
[0027]4)热处理:在880°C条件下进行正火热处理，自然冷却至常温。
[0028]实施例二
[0029]一种海洋钻井平台用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计为:C:0.15%, S1:0.40 %, Mn:0.80 %, Cr:2.00 %, Al:0.30 %，Mo:0.50 %，P ≤ 0.015 %，S ≤ 0.010%, Cu:0.40%,N1:1.20%, T1:0.045%, [N] ( 0.030%, [O] ( 0.0025%，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0030]I)常规的冶炼，采用吹氩、真空系统精炼，连铸成坯；
[0031]2)钢坯均热:温度1210°C，保温时间至少为4小时；
[0032]3)热轧:开轧温度1160°C，终轧温度控制在920°C ；
[0033]4)热处理:在920°C条件下进行正火热处理，自然冷却至常温。
[0034]实施例三
[0035]一种海洋钻井平台用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计为:C:0.13%, Si:0.50 %, Mn:0.70 %, Cr:2.10 %, Al:0.20 %, Mo:0.60 %, P ^ 0.015 %,S ≤ 0.010%, Cu:0.30%, Ni:1.30%, Ti:0.035%, [N] ( 0.030%, [O] ( 0.0025%，余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0036]I)常规的冶炼，采用吹氩、真空系统精炼，连铸成坯；
[0037]2)钢坯均热:温度1180°C，保温时间至少为5小时；
[0038]3)热轧:开轧温度1145°C，终轧温度控制在935°C ；
[0039]4)热处理:在900°C条件下进行正火热处理，自然冷却至常温。
【权利要求】
1.一种海洋钻井平台用钢的制备方法，其特征在于，所述钢的化学成分以重量百分数计为:C:0.12-0.15 %，Si:0.40-0.60 %, Mn:0.60-0.80 %, Cr:2.00-2.20 %, Al:0.10-0.30 %, Mo:0.50-0.70 %, P ^ 0.015 %, S ^ 0.010 %, Cu:0.20-0.40 %, Ni:1.20-1.40%,Ti:0.025-0.045%, [N] ( 0.030%, [O] ( 0.0025%，余为 Fe 和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤: 1)常规的冶炼，采用吹氩、真空系统精炼，连铸成坯； 2)钢坯均热:温度1150。。-1210°C，保温时间至少为4-6小时； 3)热轧:开轧温度1130-1160°C，终轧温度控制在920-950°C； 4)热处理:在880-920°C条件下进行正火热处理，自然冷却至常温。
【文档编号】C22C38/50GK103789675SQ201210435770
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】华兆红 申请人:无锡市森信精密机械厂