专利名称：一种690MPa级厚规格海洋工程用钢及其制造方法
技术领域：
本发明属于海洋工程用钢技术领域，特别是涉及ー种690MPa级厚规格海洋工程用钢及其制造方法，具体地说就是ー种屈服強度690MPa级、韧塑性和焊接性优良的海洋エ程用钢的方法。
背景技术：
随着海洋装备制造技术的不断发展，对所用钢板的要求日益提高，尤其是自升式平台的桩腿、桩靴、悬臂梁、齿条升降机构等关键部位，普通高强度钢不能满足载荷要求，这些部位主要应用46(T690MPa高强度钢板。自升式平台航行过程中其桩腿需上升至90m以上，重心提高导致平台航行稳定性必然降低。因此，提高钢板强度可以使桩腿轻量化，有利于降低平台重心，保证平台安全。自升式平台用齿条钢具有厚度大、強度高、低温韧性优良和焊接性能良好的特点。齿条钢屈服強度要求高于690MPa，厚度超过100mm，最大厚度达到210mm，这大大增加了生产制造难度。公开号为CN101812642A发明专利提出一种超细晶贝氏体高强钢及其制造方法，其强度达到690MPa，但低温韧性较低，仅能满足-20°C，未研究层状撕裂性能，另外，成品最大厚度仅为60mm。公开号为CN101845597发明专利提出的专利强度级别达到690MPa，其最大厚度为80mmo公开号为CN101812642A发明专利提出了一种采用TMCPエ艺生产屈服强度690MPa，抗拉强度为780MPa，-20°C夏比冲击功大于120J的钢板，其夏比冲击功仅为-20°C，最大厚度为60mm。公开号为CN101633996A发明专利提出了低成本的700MPa级高强度高韧调质钢板及其制造方法，最大厚度仅为60mm。公开号为CN101538681A发明专利提出了生产屈服强度700MPa高强钢的方法，韧脆转变温度在-60°C以下，但其厚度为9mm，主要采用控冷控冷エ艺进行生产。公开号为CN101984119A发明专利提出屈服强度高于690MPa，抗拉强度为770-940MPa, _60°C的冲击不低于46J，其采用TMCP+T、TMCP+L+T、Q+T以及Q+L+Tエ艺生产超高强船板，但其规格较薄仅为20-50mm，未涉及抗层状撕裂性能和焊接性能，主要为实验室研究結果。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种690MPa级厚规格海洋工程用钢及其制造方法，针对目前国内市场对厚规格海エ用钢的需求，在宽厚板生产线上采用调质エ艺生产高强度高韧性、易焊接并具有良好抗层状撕裂性能的海洋工程用钢，屈服强度为690MPa，钢板厚度范围 50-120mm。本发明提供的690MPa级厚规格海洋工程用钢板，按重量百分含量的化学成分组成c 0. 08-0. 15%, SiO. 10-0. 30%, Mnl. 0-1. 50%, AltO. 03-0. 04%,NbO. 02-0. 06%, V0. 03-0. 06%, TiO. 010-0. 02%, MoO. 1-0. 5%, NiO. 5-1. 6%, CuO. 1-0. 4%,CrO. 4-1. 2%, P〈0. 01%, S〈0. 005%, Nb+V+Ti く 0. 12%, BO. 0005-0. 0017%,其余为 Fe 和不可
避免杂质。严格控制淬火温度和回火温度，生产钢板厚度规格为50 120mm，钢板微观组织为回火索氏体和少量回火贝氏体。性能指标为屈服强度彡690MPa，抗拉强度770_940MPa，延伸率彡14%，-6(TC的1/4处和心部常规冲击功均值彡90J, _40°C时效冲击功超过100J的钢板，Z向断面收缩率超过35%，钢板具有高強度高韧性和抗层状撕裂性能。成分设计特点为保证钢板强度，采用中碳成分设计，碳含量超过0. 1%，但为保证低温韧性，碳含量不超过0. 15%，同时添加的Ni含量为0. 5%以上；严格控制钢水纯净度，降低杂质元素对力学性能的不利影响，保证P低于0. 01%, S低于0. 005% ;严格控制铸坯内部质量，要求铸坯低倍检验中心偏析低于C类1. 0 ;为保证淬透性，添加0. 4%以上的Cr，并且添加Mo元素进ー步提高淬透性，Cr、Mo含量随着厚度的增加而增加。 本发明生产690MPa级厚规格海洋工程用钢的エ艺包括高洁净钢冶炼ー铁水脱硫ー转炉顶底复合吹炼一真空处理ー铸坯ー板坯加热一轧制ー 7jC冷ー淬火一回火；在エ艺中控制的參数为1、板坯加热阶段，为了使微合金元素充分溶解，同时保证一定的奥氏体晶粒度，将钢坯加热到1150 1230°C，保证钢坯在炉时间250 400min，既保证钢坯加热充分又抑制奥氏体晶粒过分长大；2、轧制分两阶段轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制；再结晶区轧制阶段开轧温度950 1150°C，再结晶区轧制道次压下率至少保证两道次稳定10 35%，中间待温厚度控制在成品厚度的1.1 4. 0倍，控制未再结晶区开轧温度860-910°C，终轧温度在790 850 °C。3、水冷エ艺严格控制层流冷却的终冷温度和冷却速度；针对不同厚度规格，终冷温度控制为600 720°C，冷却速度控制在3 9°C /s ；4、采用调质处理工艺，淬火温度为880 940°C，保温时间为15 50min，淬火阶段辊速为2 5m/min，提高钢板淬透效果；回火处理时，针对不同厚度钢板采用不同回火温度和在炉时间，回火温度为500 660°C，在炉时间为50 250min，保证钢板具有高强度和良好的冲击韧性。其中，保温时间为钢板中心温度达到目标温度时开始计时的保温时间；在炉时间为钢板进入加热炉即开始计时的时间生产エ艺优点在于采用300-400mm厚铸坯生产厚规格海洋工程用钢，提高再结晶区轧制阶段压下率，保证至少两道次压下率为10 35%，保证抗层状撕裂性能和低温韧性；通过化学成分和优化轧制エ艺保证厚规格钢板厚度方向均匀性；根据钢板厚度设计化学成分，減少N1、Mo、Cr等元素的添加量，降低生产成本。本发明生产的钢板较同等级钢板相比较，具有厚度大、強度高、力学性能均匀、低温韧性优良和综合力学性能优异的特点屈服強度> 690MPa，抗拉强度770-940MPa，延伸率彡14%，-60°C的1/4处和心部常规冲击功均值彡90J, -40°C时效冲击功超过100J的钢板，Z向断面收缩率超过35%，钢板具有高強度高韧性和抗层状撕裂性能；当焊接线能量为50kJ/cm时，焊接接头焊缝、熔合线、以及熔合线+2mm、熔合线+5mm以及熔合线+20mm的低温韧性良好。以下具体实例来说明本发明的技术方案，但是本发明的保护范围不限于此
图1为50mm厚钢板轧制规程图。图2为50mm厚钢板横断面的表面显微组织图。图3为50mm厚钢板横断面1/4位置显微组织图。图4为50mm厚钢板横断面的心部显微组织图。图5为120mm厚钢板的轧制规程图。图6为120mm厚钢板横断面的表面显微组织图。图7为120mm厚钢板横断面1/4位置显微组织图。图8为120mm厚钢板横断面的心部显微组织图。
具体实施例方式实施例1690MPa级海洋工程用钢板厚度50mm，其化学成分组成为C 0. 1%，SiO. 20%，Mnl. 04%, AltO. 034%, NbO. 02%, V0. 05%, TiO. 015%, MoO. 33%, NiO. 7%, CuO. 28%,CrO. 55%, B0. 0012%, PO. 008%, S0. 002%,其余为铁Fe和不可避免的杂质。坯料尺寸为300*2400*3000mm，钢板尺寸为50*2500*17280mm，铸坯低倍检验中心偏析为C类0. 5，表I是在此成分下的控轧控冷エ艺參数，淬火温度为930°C，回火温度为650°C，回火时间为150min，表2是在该エ艺參数下得到的力学性能。表3钢板时效冲击性能及Z向性能。表8线能量为50kJ/cm时焊接接头的_40°C冲击功。附图1为50mm厚钢板轧制规程，附图2、附图3和附图4为50mm厚钢板的显微组织。可以看出，钢板组织主要以回火索氏体，且显微组织在厚度方向上差别不大。表I轧制エ艺參数
权利要求
1.一种690MPa级厚规格海洋工程用钢，其特征在于，化学成分按质量百分比为CO.08-0. 15%, SiO. 10-0. 30%, Mnl. 0-1. 50%, AltO. 03-0. 04%, NbO. 02-0. 06%, V0. 03-0. 06%, TiO. 010-0. 02%, MoO. 1-0. 5%, NiO. 5-1. 6%, CuO. 1-0. 4%, CrO. 4-1. 2%, Ρ〈0· 01%, S〈0. 005%, Nb+V+Ti ( 0. 12%, BO. 0005-0. 0017%，其余为 Fe 和不可避免杂质；性能指标为屈服强度彡690MPa，抗拉强度770-940MPa，延伸率彡14%，-6(TC的1/4 处和心部常规冲击功均值> 90J，_40°C时效冲击功超过100J的钢板，Z向断面收缩率超过 35%，钢板具有高强度高韧性和抗层状撕裂性能。
2.一种生产权利要求1所述的690MPa级厚规格海洋工程用钢板的方法，工艺包括 高洁净钢冶炼一铁水脱硫一转炉顶底复合吹炼一真空处理一铸坯一板坯加热一轧制一水冷一淬火一回火；其特征在于，在工艺中控制的参数为(1)板坯加热阶段，将钢坯加热1150。。 1230°C，保证钢坯在炉时间250 400min；(2)轧制分两阶段轧制，再结晶区轧制阶段开轧温度950 1150°C，再结晶区轧制道次压下率至少保证两道次稳定10 35%，中间待温厚度控制在成品厚度的1.1 4. O倍，控制未再结晶区开轧温度860 910°C，终轧温度在790 850°C ；(3)水冷工艺针对不同厚度规格，终冷温度控制为600 720°C，冷却速度控制在3 9 0C /s ；(4)采用调质处理工艺，淬火温度为880 940°C，保温时间为15 50min，淬火阶段辊速为2 5m/min ;回火温度为500 660°C，在炉时间为50 250min。
全文摘要
一种690MPa级厚规格海洋工程用钢及其制造方法，属于海洋工程用钢技术领域。该钢板化学成分C 0.08-0.15%，Si0.10-0.30%，Mn1.0-1.50%，Alt0.03-0.04%，Nb0.02-0.06%，V0.03-0.06%，Ti0.010-0.02%，Mo0.1-0.5%，Ni0.5-1.6%，Cu0.1-0.4%，Cr0.4-1.2%,P<0.01%, S<0.005%, Nb+V+Ti≤0.12%,B0.0005-0.0017%，其余为Fe和不可避免杂质。严格控制淬火温度和回火温度，生产钢板厚度规格为50～120mm，钢板微观组织为回火索氏体和少量回火贝氏体。优点在于，保证抗层状撕裂性能和低温韧性；保证厚规格钢板厚度方向均匀性，并降低生产成本。
文档编号C21D8/02GK103014541SQ20121056478
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者狄国标, 王彦锋, 麻庆申, 刘金刚, 杨永达, 沈钦义, 姜中行, 韩承良, 王文军, 樊艳秋, 刘美艳, 张苏渊, 白学军, 何元春, 吴斌 申请人:首钢总公司