大厚度海洋平台用s355g10+n钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海洋工程用结构钢板，尤其是一种大厚度海洋平台用S355G10+N钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002]在我国海油气资源开发，海洋工程装备制造业是为海洋开发提供装备的战略性产业。预计到2020年全球海洋工程装备市场投资将超过1200亿元，其中平台及海洋工程船舶投资约700亿元，深水装备投资占45%以上。目前国际海洋平台用钢主要级别为355，420，460MPa，我国尚无专用的海洋平台用钢标准，采用国外标准。EH36以下平台用钢基本实现国产化，占平台用钢量的90%，但关键部位所用大厚度、高强度钢材仍依赖进口。
[0003]EN10225欧盟标准，规定了海洋平台结构用钢的化学成分、力学性能、焊接性能、无损探伤等。海洋工程用钢板对钢材的性能有比较特殊的要求，厚板应用量大，对厚度效应、Z向性能、抗疲劳和断裂性能、低温抗冲击性能等都有严格规定。国内目前能够生产适合于国家油田开采所需各类海洋平台用钢的钢厂并不多，技术上采用低碳当量、微合金化、高纯净度、Ca处理、控制轧制等工艺。
[0004]随着我国海洋开发的不断发展，对海洋平台用钢的需求量不断扩大，当前总用钢量在300万t以上。但关键部位所用超高强度、大厚度钢板、抗层状撕裂的Z向钢和深海天然气工程用的海底大壁厚深海用管线钢等，国内只有个别钢厂能够生产，如舞钢公司。大多钢厂还处在研发试制阶段，多数依赖进口。当前海洋平台总用钢量在300万吨以上。随着我国海洋开发的不断发展，对海洋平台用钢的需求量还将不断扩大。海洋平台用钢将是未来几年国内钢企重点研发和生产的产品。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的大厚度海洋平台用S355G10+N钢板；本发明还提供了一种大厚度海洋平台用S355G10+N钢板的生产方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所述钢板化学成分的重量百分比为:C 0.08?
0.12%，Si 0.15 ?0.50%，Mn 1.40 ?1.65%，P 彡 0.015%，S 彡 0.005%，V 0.040 ?0.060%，Nb 0.020 ?0.030%，Al 0.020 ?0.050%，Ceq 彡 0.43%，Pcm 彡 0.22%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0007]本发明所述钢板厚度为10mm?150mm。
[0008]本发明方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、冷却和热处理工序；所述钢板化学成分的重量百分比如上所述。
[0009]本发明方法所述加热工序:钢锭在加热炉内加热，1000C以下升温速度< 120°C /h，最高加热温度< 1240°C ;出炉后，将钢锭轧制成钢坯；钢坯再次入加热炉加热，加热系数彡10min/cm，最高加热温度< 1240°C，均热段保温时间大于90min。
[0010]本发明方法所述热处理工序:加热温度920 °C ±10 °C，总加热时间为2.0?2.4mi η/mnin
[0011]本发明方法所述浇铸工序:采用锭模浇注，过热度控制在20°C?50 °C。
[0012]本发明方法所述轧制工序:采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在950?1100°C之间，此阶段道次压下量为25?35%，累计压下率多70% ;第二阶段的开轧温度< 900°C，终轧温度< 820°C，累计压下率彡30%。
[0013]本发明方法所述冷却工序:乳制后的钢板入ACC快速冷却，返红温度650°C?7000C ;然后进行堆垛缓冷，堆垛时间48小时及以上。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明在成分设计上采用采取低碳、高微合金化的设计思路，解决了碳、锰偏析问题以及高强度，高冲击韧性和宽冷弯性能的要求；在低碳、低碳当量的条件下确保钢板淬透性，具有良好的组织、综合性能和焊接性能。本发明机械性能、焊接性能、加工性能良好，能够满足海洋工程装备制造工厂施工工艺条件的要求。
[0015]本发明方法采用二次成材的生产方式可以使钢材表面光洁，没有污物、折皱、磷皮和锈斑；还可以达到钢板不允许焊补的要求，控制好板形和表面质量。
[0016]本发明方法通过合理热处理制度，得到铁素体和珠光体组织；钢板表面贝氏体层少，晶粒度8级以上，夹杂物等级在0.5级左右。
[0017]本发明方法产品具有以下优点:力学性能优良，屈服强度和抗拉强度较薄规格性能指标有较大富余量；低温冲击功高，_40°C冲击功150焦以上，时效冲击120J以上；Z向性能(断面收缩率％)在50以上；碳当量在0.39?0.41，焊接敏感系数在0.19?0.21 ;钢板最大厚度可达到150_。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0019]图1是本发明实施例1钢板1/4处的组织照片；
图2是本发明实施例1钢板1/2处的组织照片。
【具体实施方式】
[0020]本大厚度海洋平台用S355G10+N钢板采用下述成分配比以及生产方法:
本钢板化学成分的重量百分比为:C 0.08?0.12%，Si 0.15?0.50%，Mn 1.40?
1.65%，P 彡 0.015%，S 彡 0.005%，V 0.040 ?0.060%，Nb 0.020 ?0.030%，Al 0.020 ?0.050%，Ceq ( 0.43%，Pcm ( 0.22%，其余为Fe和不可避免的杂质。钢板厚度为100?150mm。
[0021](I)浇铸工序:真空破坏后，采用相应锭型的锭模浇注，保证大厚度、大单重钢板有足够的压下量和成材原料，过热度控制在20°C?50°C。
[0022](2)钢锭加热工序:钢锭成材需要二次成材轧制，钢锭带温清理(多150°C)，确保清理到位，保证轧后钢板质量。
[0023]执行II组钢加热制度，最高加热温度彡12400C，保证锭坯透烧均匀；钢锭1000°C以下升温速度< 120°C /h、彡1000°C升温速度不限。
[0024]加热出炉后，出钢时用小吊牙，夹帽口出钢，杜绝重边焊补；钢板表面质量要求严格，钢锭出炉后加强高压水除磷确保除尽铁皮，保证表面质量良好。
[0025]钢锭轧制成钢坯后，钢坯需要再次入炉加热轧制；其钢坯的加热系数多1min/cm，最高加热温度< 1240°C，均热段保温时间大于90min。
[0026](3)轧制工序:采用II型控轧工艺，第一阶段第一阶段为奥氏体再结晶阶段，乳制温度为950?1100°C，此阶段道次压下量为25?35%，累计压下率多70%，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度< 900°C，终轧温度< 820°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，此阶段压下率应尽量大，累计压下率多30%。
[0027]轧制过程中，高温段采用低速大压下工艺轧制，改善内部质量，适当增加高温段打水次数，减少氧化铁皮压入，确保钢板表面光洁无铁皮。
[0028](4)冷却工序:轧后钢板入ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度650°C?7000C ;轧后及时堆垛缓冷，堆垛温度580°C，堆垛要求钢板头部或肩部尽可能对齐；堆垛时间48小时以上，达到时间方可拆垛、翻板、修磨；拆垛钢温多100°C时不允许探伤，严禁100°C以上打水降温。
[0029](5)热处理工序:为了确保钢板良好的力学性能和表面质量，在热处理过程中钢板上下表面呈磨砂面，关注钢板下表抛丸质量，若抛丸质量不合，要进行二次抛丸。天车吊钢时尽量靠翻板机根部，防止表面划伤。采用热处理炉对钢板进行正火处理，正火工艺:加热温度 9200C ±10°C，总加热时间:2.0 ?2.4min/mm。
[0030]实施例1:本大厚度海洋平台用S355G10+N钢板采用下述成分配比以及生产方法。
[0031]本S355G10+N钢板厚度为 150_，成分含量(wt)为:C 0.12%,Si 0.15%,Mn 1.63%、P 0.006%、S 0.001%、V 0.044%、Nb 0.028 %、A1 0.047%、Ceq 0.40%，Pcm 0.19%，其余为 Fe和不可避免的杂质。
[0032]本钢板的生产方法如下:(1)浇铸工序:保真空破坏后温度在1548°C，然后采用33.4T扁锭模进行浇铸，过热度控制在40°C。
[0033](2)加热工序:加热工艺为:按II组钢加热制度，最高加热温度1239 °C，钢锭1000°C以下升温速度117°C /h,彡1000°C升温速度不限。
[0034]钢锭轧制成钢坯后，钢坯需要再次入炉加热轧制；其钢坯的加热系数10min/cm，最高加热温度1233°C，均热段保温时间120min。
[0035](3)轧制工序:采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在1040°C，此阶段道次压下量为25?30%，累计压下率81 %;第二阶段开轧温度为880°C，终轧温度为810°C，累计压下率65%。
[0036](4)水冷工序:经轧制后的钢板在ACC快速冷却装置进行在线冷却，返红温度为680°C;乳后及时堆垛缓冷，堆垛温度580°C，堆垛时间65小时。拆垛钢温多100°C时不允许探伤，严禁100°C以上打水降温。
[0037](5)热处理工序:加热温度920°C，总加热时间:2.2min/mm。
[0038]本S355G10+N钢板轧成150mm钢板的组织照片如图1、图2所示，钢板组织均匀细小，组织晶粒度在9.0级，组织类型为:铁素体+珠光体，以及少量的贝氏体，带状组织等级
0.5级。力学性能为:屈服强度390MPa，抗拉强度575MPa，屈强比=0.68，δ 5=29% ;_40°C冲击功AKV (横向，板厚1/2处):173、156、186J ;-40°C时效冲击功AKV (横向，板厚1/2处):123、146、166J ；Z 向:55、58、56%。
[0039]实施例2:本S355G10+N钢板采用下述成分配比以及生产方法。
[0040]本S355G10+N 钢板厚度为 130mm，成分含量为(wt):C 0.08%,Si 0.48%,Mn 1.40%,P 0.014%、S 0.004%、V 0.060%、Nb 0.022%、Al 0.020%、Ceq 0.40%，Pcm 0.19%，其余为 Fe和不可避免的杂质。
[0041]本钢板的生产方法如下:(1)浇铸工艺:保真空破坏后温度在1546°C，然后采用31.4T扁锭模进行浇铸，过热度控制在30 °C。
[0042](2)加热工艺:按II组钢加热制度，最高加热温度1231°C，保证锭坯烧透均匀；钢锭1000°C以下升温速度109°C /h,彡1000°C升温速度不限。
[0043]钢锭轧制成钢坯后，钢