36Kg级海洋平台用钢板的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中厚板技术领域，具体地说，涉及一种36Kg级海洋平台用钢板的生产 方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国不断推进海洋战略，对海洋油气资源开发力度的不断加大，用于海洋综 采设备的钢材需求也越来越多。目前，大量使用的高性能海洋平台用钢主要为36Kg级钢板， 正火态交货居多，且规格较厚。海洋平台用钢需要具有较高的强度、良好的低温韧性、良好 的抗疲劳性能、良好的抗层状撕裂性能、良好的焊接性能等。特别对于厚规格海工用钢，对 钢板厚度方向组织、性能均匀性的要求也越来越高。
[0003] 专利申请号为201210052011.5的名称为高韧性海洋工程用钢板及其制造方法的 专利技术中，采用低碳成分设计，利用TMCP工艺开发出了海洋平台用钢，但TMCP工艺钢板性 能稳定性较差，不如正火态钢板性能稳定，另一方面本专利开发的产品规格较薄，最厚只有 50mm〇
[0004] 专利申请号为200810104297.0的名称为含钒高强韧性船体用中厚钢板及其生产 方法的专利技术，通过采用控乳控冷工艺制备了海工用钢板，但V的含量过高，下限为 0.06 %，不利于钢板具有良好、稳定的低温韧性，且本专利开发的钢板最厚仅40mm。
[0005] 专利申请号为201110103197.8的名称为屈服强度355MPa合金减量型船板钢及其 制备工艺的专利技术，综合生产成本较低，但厚度规格同样仅限制在40_以内，无法满足厚 规格钢板的需求。
【发明内容】
[0006] 本发明所解决的技术问题是提供一种36Kg级海洋平台用钢板的生产方法，通过对 钢板进行稀土微合金化处理，严格控制钢水纯净度，并采用正火加回火热处理工艺，大大提 升了 36Kg级厚规格海洋工程用钢板全厚度方向上的综合性能。
[0007]技术方案如下：
[0008]与现有技术相比，本发明技术效果包括；
[0009] 1、本发明通过采用合理的化学成分设计，适度保证钢板韧性的Ni元素，同时对钢 进行稀土微合金化处理，以正火加回火热处理工艺来制造具有优良综合力学性能的36Kg级 海洋平台用钢。
[0010] 2、本发明的突出优点是通过对钢板进行稀土微合金化处理，严格控制钢水纯净 度，并采用正火加回火热处理工艺，大大提升了 36Kg级厚规格海洋工程用钢板全厚度方向 上的综合性能。
[0011] 经实际生产并检验，其力学性能优异，各实施例的钢板的厚度1/4处：屈服强度大 于380MPa，抗拉强度大于520MPa，延伸率大于24.0%，-40°C温度下纵向冲击功大于150J，横 向冲击功大于130J;各实施例的钢板的厚度1/2处：屈服强度大于365MPa，抗拉强度大于 510MPa，延伸率大于22.0%，-40°C温度下纵向冲击功大于100J，横向冲击功大于80J。
【附图说明】
[0012 ]图1为本发明中实施例2成品钢板厚度1 /4处的金相图；
[0013] 图2为本发明中实施例2成品钢板厚度1/2处的金相图。
【具体实施方式】
[0014] 下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细说明。
[0015] 36Kg级海洋平台用钢板的生产方法，步骤包括：冶炼4连铸4板坯再加热4除鳞 -粗乳-精乳-冷却-热矫直-剪切-热处理-取样、检验-成品入库。
[0016] 步骤1:冶炼；
[0017] 铁水需经过预处理进行深脱硫，然后进行转炉冶炼。铁水和废钢总装入量为230土 15吨/炉，其中废钢加入量为30~60吨，铁水温度为1250~1350°C。
[0018] 采用单渣工艺冶炼，采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化，锰回收率按95%计 算，铝线收得率按55~70 %计算，出钢挡渣，保证一次拉碳成功，转炉出钢温度控制在1620-1660°C。出钢过程钢包要进行底吹氩操作。
[0019] 钢水经转炉冶炼后进行LF炉(钢包精炼炉）外精炼，本工序要求转炉出钢后，钢包 内钢水温度大于1500°C，该阶段对钢水配3^11、他、￥、1^、附等合金，确保合金命中目标，金 属锰铁收得率按99 %计算，铌铁收得率按100 %计算，硅增加0.01 %硅铁加入量不小于 25kg，铬增加0.01 %铬铁加入量不小于30kg，钛铁收得率较低，且极易氧化，在处理后期加 入，根据钢水量、钛铁品位来调整合金加入量。
[0020] RH(全称为RH真空循环脱气精炼法)工序主要进行真空脱气，在保证钢水温度稳定 的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢水纯净度的不利影响，RH处理 阶段原则上不加或少加合金。真空脱气的真空度为〇. 20~0.30KPa，深真空时间> 15min。在 RH处理后期对钢水进行稀土微合金化处理。要求钢中各类夹杂物不高于1.0级，总夹杂物不 高于3.0级。
[0021] 步骤2:连铸；
[0022] 冶炼成功的钢水送到铸机进行连铸，控制钢水过热度15_50°C。
[0023] 连铸机为直弧形连铸机，详细工艺及参数控制如下:使用低碳高锰合金钢保护渣， 渣子要保持干燥；中包使用碱性空心颗粒无碳覆盖剂;保持恒速浇注，浇注速度控制在〇. 8-1.2m/min;做好保护浇注，谨防钢水二次氧化和吸气增氮;铸坯低倍检验结果应满足C类中 心偏析2 3.0级、中间裂纹< 1.5级、中心疏松< 1.0级。
[0024] 板坯的化学成分及含量（重量百分比）应符合:C0.10-0.16%、Si0.25-(h45%、Mn1.20-1.60% < 0.015%,S< 0.005%^Als0.020-0.035 % ^Nb0.025-0.040 % 0 · 020-0 · 040%、Ti0 · 010-0 · 020%、Ni0 · 20-0 · 40%、CeO· 0005-0 · 0020 % (5-20ppm)，余量 为Fe和不可避免的杂质。
[0025]本发明中，主要合金元素作用和范围说明如下：
[0026]C:C作为间隙固溶体元素可以显著提高钢材的强度，但对韧性、塑性、冷成型性及 焊接性能带来极大不利。本发明采用低碳设计，规定C的质量百分含量为0.10-0.16%。
[0027]Si:Si对过冷奥氏体影响不大，主要作为固溶强化元素而起作用，但Si含量较多时 会造成基体塑性下降，影响冷成型性能。本发明的Si的质量百分含量为0.25-0.45%。
[0028]Μη:Μη可以提高贝氏体钢淬透性，同时降低贝氏体转变温度促进组织细化，同时增 大贝氏体基体中C含量，提高强度。本发明的Μη的质量百分含量为1.20-1.60%。
[0029] Ρ和S:P、S作为有害元素会富集在晶界上，破坏钢板低温冲击韧性，因此要尽量低。 本发明规定P的质量百分含量不大于0.015%，S的质量百分含量不大于0.005% .
[0030] A1:A1 -方面作为脱氧元素加入钢中，另一方面A1与N结合形成A1N，细化晶粒。本 发明的酸溶A1的质量百分含量为0.020-0.035%。
[0031]Nb:Nb可以显著抑制奥氏体再结晶，为实施奥氏体未再结晶区乳制提供了较宽的 温度窗口，为细化晶粒创造了条件。本发明的Nb的质量百分含量为0.020-0.040%。
[0032] V:V属于微合金化元素，在钢中主要以碳化物析出物形势存在，在低合金钢中可以 一定程度细化晶粒，提升钢板强度。但是V的过度加入会使析出物过多，破坏基体，进而影响 产品的低温冲击韧性。本发明的V的质量百分含量为0.020-0.040%。
[0033] Ti:Ti的化合物在高达1400°C条件下不溶解，在板坯加热过程中Ti的化合物可以 钉扎晶粒避免原始奥氏体晶粒过分长大。在钢板焊接过程中，热影响区中Ti的化合物TiN和 Ti(CN)以第二相质点的形式存在，对热影响区晶粒长大有阻碍作用。本发明的Ti的质量百 分含量为0.010-0.020 %。
[0034]Ni:Ni在钢中强化铁素体基体并细化珠光体，它也可以显著提升钢的低温韧性。Ni还可以降低钢的韧脆转变温度，对低温用钢具有重要意义。但Ni属于贵重金属元素，出于降 低成本考虑，本发明的Cr的质量百分含量为0.20-0.40%。
[0035]Ce:Ce元素属于稀土元素，相比其他元素而言Ce具有稳定的收得率。对钢进行稀土 微合金化，可以促进夹杂物球化变性，净化晶界，提升钢材的综合力学性能和耐腐蚀性能。 本发明的Ce的质量百分含量为0.0005-0.0020%，S卩5-20ppm。
[0036]步骤3:板坯再加热；
[0037]钢水连铸成坯时温度从1500多度冷却到1200多度再冷却到室温，板坯再加热是指 板坯又从室温升高到1200多度，温度再次升高的加热过程。
[0038] 板坯再加热过程在推钢式加热炉或步进式加热炉中进行。再加热温度的制定主要 依赖于合金元素的溶解度。加热过程要求合适的温度和合理的时间，促进合金元素的充分 溶解和成分、组织均匀。一般情况下，合金元素碳(氮)化物的溶解温度约为1150°C_1200°C。
[0039] 为了促进合金元素碳(氮)化物的充分溶解，并考虑现场的实际生产条件，本发明 中，板坯再加热温度为1200-1240°C，再加热过程包括加热段和均热段，由于加热段板坯内 外温差很大，需要最后进行均热以保证板坯温度均匀。板坯再加热的总再加热时间为250-350分钟，加热时板坯移动速度按10-20分钟/厘米控制，其中均热段时间为30-60分钟。
[0040] 步骤4:除磷；
[0041] 板坯在再加热过程中表面会严重生成氧化铁皮，因此，板坯出炉后需要进行除鳞 以消除其表面氧化铁皮。板坯采用高压水除鳞，要求除鳞压力不小于18MPa。一般情况下除 鳞压力在25MPa以内即可。
[0042]步骤5:粗乳；
[0043]板坯经除鳞后送到粗乳机进行粗乳。粗乳分为三个阶段:整形阶段、展宽阶段和高 温延伸阶段。整形阶段消除板坯表面的凹凸不平等缺陷，并促进板坯厚度均匀。展宽阶段主 要是将板坯宽度增加到成品宽度。一般认为，整形阶段和展宽阶段不会对钢板性能产生明 显影响。高温延伸阶段要充分发挥乳机能力，实现强力大压下，以最少