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    重庆时时彩怎么杀组三: 大厚度F690级海洋工程用高强钢板及其生产方法.pdf

    关 键 词:
    厚度 F690 海洋工程 高强 钢板 及其 生产 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510074368.7

    申请日:

    2015.02.12

    公开号:

    CN104711488A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/54申请日:20150212|||公开
    IPC分类号: C22C38/54; C21D8/02 主分类号: C22C38/54
    申请人: 舞阳钢铁有限责任公司
    发明人: 吴涛; 叶建军; 庞辉勇; 王九清; 韦明; 罗应明; 车金锋; 林明新; 尚建雄; 王晓刚; 肖春江; 赵喜伟
    地址: 462500河南省平顶山市舞钢市湖滨大道西段
    优先权:
    专利代理机构: 石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108 代理人: 刘伟
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510074368.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.03.08|||2015.07.15|||2015.06.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种大厚度F690级海洋工程用高强钢板及其生产方法,其包括冶炼、浇铸、加热、轧制和热处理工序,所述钢板化学成分的质量百分含量为:C 0.08%~0.13%、Si 0.10%~0.30%、Mn 1.0%~1.20%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni 0.5%~2.5%、Cr 0.50%~1.0%、Mo 0.30%~0.50%、Nb 0.020%~0.050%、V 0.04%~0.06%、B 0.0005~0.0015%、TAl 0.040%~0.070%,余量为Fe和不可避免的杂质;所述轧制工序采用晾钢轧制,热处理工序采用淬火+回火工艺。本方法通过调整优化钢板中合金元素的配比,能在低碳当量条件下确保钢板力学性能良好,使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能;采用晾钢轧制工艺,低温韧性有相当大的富裕量;采用淬火+回火的热处理工艺,得到钢板组织以马氏体为主,并含有少量贝氏体的复合组织,钢板组织均匀细小。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种大厚度F690级海洋工程用高强钢板,其特征在于,其化学成分的质量百分含量为:C 0.08%~0.13%、Si 0.10%~0.30%、Mn 1.0%~1.20%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni 0.5%~2.5%、Cr 0.50%~1.0%、Mo 0.30%~0.50%、Nb 0.020%~0.050%、V 0.04%~0.06%、B 0.0005~0.0015%、TAl 0.040%~0.070%,余量为Fe和不可避免的杂质。

    2.  根据权利要求1所述的大厚度F690级海洋工程用高强钢板,其特征在于:所述钢板最大厚度为180mm。

    3.  一种大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法,其包括冶炼、浇铸、加热、轧制和热处理工序,其特征在于,所述钢板化学成分的质量百分含量为:C 0.08%~0.13%、Si 0.10%~0.30%、Mn 1.0%~1.20%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni 0.5%~2.5%、Cr 0.50%~1.0%、Mo 0.30%~0.50%、Nb 0.020%~0.050%、V 0.04%~0.06%、B 0.0005~0.0015%、TAl 0.040%~0.070%,余量为Fe和不可避免的杂质;
    所述轧制工序采用晾钢轧制;所述热处理工序采用淬火+回火工艺。

    4.  根据权利要求3所述的大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法,其特征在于,所述轧制工序:采用控制轧制工艺,Ⅰ阶段轧制温度为930~1100℃,单道次压下量为10%~25%,累计压下率为60%~70%,晾钢厚度100~250mm;Ⅱ阶段开轧制温度为890~920℃,单道次压下量为10%~27%,累计压下率为30%~40%,轧后水冷,出水温度790~810℃。

    5.  根据权利要求3所述的大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法,其特征在于,所述热处理工序的淬火工艺为:对于≤100mm厚钢板:加热温度910±5℃,总加热时间2.0~2.5min/mm,辊速2m/min;低压段摇摆时间15~20min,出炉返红温度小于100℃;
    对于100mm<钢板≤180mm,采用两次循环淬火,第一次淬火温度为930±5℃,第二次淬火温度为910±5℃,每次淬火加热时间及冷却参数均为:总加热时间2.0~2.5min/mm,辊速2m/min;低压段摇摆时间30min,出炉返红温度小于100℃;
    回火工艺为:加热温度640±5℃,总加热时间4.0min/mm,出炉后空冷。

    6.  根据权利要求3所述的大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法,其特征在于,所述加热工序:装炉后预热保温2小时,升温速度为100~120℃/h,最高加热温度1220℃,均热温度1200±10℃,总加热时间≥12min/cm,其中均热保温时间≥60min。

    7.  根据权利要求6所述的大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法,其特征在于:所述装炉的温度为700℃。

    8.  根据权利要求3-7任意一项所述的大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法,其特征在于,所述浇铸工序:采用连铸浇铸或模铸浇铸,连铸浇铸温度为1530~1540℃,模铸浇铸温度为1540~1550℃。

    说明书

    说明书大厚度F690级海洋工程用高强钢板及其生产方法
    技术领域
    本发明涉及一种高强钢板及其生产方法,尤其是一种大厚度F690级海洋工程用高强钢板及其生产方法。
    背景技术
    随着极地冰雪融化,海底油气资源逐步被开发,要求具有低温冲击韧性的海洋工程装备用钢得到快速发展应用,由于地处寒冷地带,再加上海洋平台特殊的使用要求,需要承受海浪侵蚀吹打等,要求制造海洋平台用钢板具有高强度、高韧性、大厚度、耐腐蚀性,技术含量高,生产难度极大。F级高强韧大厚度船板钢是未来船体结构和海洋平台用钢的重要发展方向,也是目前国内高端板材市场的紧缺品种。
    发明内容
    本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的大厚度F690级海洋工程用高强钢板;本发明还提供了一种大厚度F690级海洋工程用高强钢板的生产方法。
    为解决上述技术问题,本发明化学成分的质量百分含量为:C 0.08%~0.13%、Si 0.10%~0.30%、Mn 1.0%~1.20%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni 0.5%~2.5%、Cr 0.50%~1.0%、Mo 0.30%~0.50%、Nb 0.020%~0.050%、V 0.04%~0.06%、B 0.0005~0.0015%、TAl 0.040%~0.070%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本发明所述钢板最大厚度为180mm。
    本发明各成分及含量的作用是:C:对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响,碳通过间隙固溶可显著提高钢板强度,但碳含量过高时会影响钢的焊接性能及韧性。Si:在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂,同时Si能起到固溶强化作用,但含量超过0.5%时,会造成钢的韧性下降,降低钢的焊接性能。Mn:能增加钢的韧性、强度和硬度,提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能,且价格低廉,可降低钢板的生产成本,但锰含量过高时会减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。P和S:在一般情况下都是钢中的有害元素,会增加钢的脆性,P使钢的焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏,S降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时会造成裂纹,因此应尽量减少P和S在钢中的含量。Cr:其含量对钢板的强度、塑性和低温冲击韧性均有较大影响,这是由于Cr既能固溶于铁素体和奥氏体中,又能与钢中的C形成多种碳化物;Cr固溶于奥氏体时,可提高钢的淬透性,当Cr与C形成复杂碳化物,并在钢中弥散析出时,可起到弥散强化作用,由于Cr 提高淬透性和固溶强化的作用,能提高钢在热处理状态下的强度和硬度,因而广泛应用于低合金结构钢中;但是Cr在钢中起到强化作用的同时亦使塑性有所降低,并增加回火脆性,因此可根据对强塑性的要求,确定合适的Cr含量。Ni:对钢板的强度和塑性均略有提高,对低温冲击韧性提高幅度较大,这是由于Ni在钢中只形成固溶体,而且固溶强化作用不明显,而主要是通过在塑性变形时增加晶格滑移面来提高材料塑性;Ni还可提高合金钢的淬透性,并能改善钢在低温下的韧性,使韧脆转变温度下降。Mo:对钢板强度、塑性和低温冲击韧性均有较大提高,这是由于Mo固溶于铁素体和奥氏体时,可使钢的C曲线右移,从而显著提高钢的淬透性;而且Mo能显著提高钢的再结晶温度,提高回火稳定性,调质后可获得细晶粒的索氏体,使强韧性得到改善;当形成Mo的碳化物时,可起到弥散强化作用,因此随Mo含量增加,强韧性得到提高。Nb:可促进钢轧制态显微组织的晶粒细化,同时可提高强度和韧性,铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织,并析出强化基体,Nb可降低钢的过热敏感性及回火脆性;焊接过程中,铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化,并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织,改善焊接性能。V:钒是钢的优良脱氧剂;钢中加钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性;钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。Al:钢中常用的脱氧剂,钢中加入少量的Al,可细化晶粒,提高冲击韧性,Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,通过铝固氮提高硼元素收得率,铝含量过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
    本发明方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制和热处理工序,所述钢板采用上述成分范围的化学成分;所述轧制工序采用晾钢轧制;所述热处理工序采用淬火+回火工艺。
    本发明方法所述轧制工序:采用控制轧制工艺,Ⅰ阶段轧制温度为930~1100℃,单道次压下量为10%~25%,累计压下率为60%~70%,晾钢厚度100~250mm;Ⅱ阶段开轧制温度为890~920℃,单道次压下量为10%~27%,累计压下率为30%~40%,轧后水冷,出水温度790~810℃。
    本发明方法所述热处理工序的淬火工艺为:对于≤100mm厚钢板:加热温度910±5℃,总加热时间2.0~2.5min/mm,辊速2m/min;低压段摇摆时间15~20min,出炉返红温度小于100℃;
    对于100mm<钢板厚度≤180mm,采用两次循环淬火,第一次淬火温度为930±5℃,第二次淬火温度为910±5℃,每次淬火加热时间及冷却参数均为:总加热时间2.0~2.5min/mm,辊速2m/min;低压段摇摆时间30min,出炉返红温度小于100℃;
    回火工艺为:加热温度640±5℃,总加热时间4.0min/mm,出炉后空冷。
    本发明方法所述加热工序:装炉后预热保温2小时,升温速度为100~120℃/h,最高加热温度1220℃,均热温度1200±10℃,总加热时间≥12min/cm,其中均热保温时间≥60min。所述装炉的温度为700℃。
    本发明方法所述浇铸工序:采用连铸浇铸或模铸浇铸,连铸浇铸温度为1530~1540℃,模铸浇铸温度为1540~1550℃。
    采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明制定了合理的化学成分范围,通过碳、锰固溶强化;加入少量的Nb、V细化晶粒,其碳氮化物起到弥散强化作用;加入适量的Cr、Ni、Mo等合金元素,提高钢板淬透性及低温冲击韧性,具有良好的力学性能。
    本发明方法通过调整优化钢板中合金元素的配比,能在低碳当量条件下确保钢板力学性能良好,使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能。本发明方法采用晾钢轧制工艺,解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、有优良的综合性能;低温韧性有相当大的富裕量,可广泛用于海洋钻井平台工程、海洋风力发电工程等,应用前景广阔。本发明方法采用淬火+回火的热处理工艺,得到钢板组织以马氏体为主,并含有少量贝氏体的复合组织,钢板组织均匀、细小。
    本发明的钢质更纯净,P≤0.010%,S≤0.003%;低温冲击功高,板厚1/4处-60℃横向冲击功120J以上;钢板强度高,板厚四分之一横向拉伸830MPa以上;钢板焊接评定实验表明焊接性能良好;试验结果表明:采用本发明的方法所生产的钢板具有纯净度较高、-60℃冲击功及强度及焊接性能好的特点。
    具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
    实施例1:本大厚度F690级海洋工程用高强钢板采用下述成分配比以及生产工艺。
    本高强钢板厚度为50mm,成分重量配比为:C 0.08%、Si 0.25%、Mn 1.18%、P 0.008%、S 0.002%、Ni 0.50%、Cr 0.52%、Mo 0.30%、Nb 0.025%、V 0.045%、B 0.0010、TAl(全铝)0.055%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本高强钢板的生产步骤如下:(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,再送入LF精炼炉精炼,钢水温度达到1580℃转入VD炉真空脱气处理;真空度为66.6Pa,真空保持时间20分钟,真空前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素,保证钢水的纯净。
    (2)浇铸工序:将冶炼后的钢水连铸浇铸,浇铸温度为1532℃,得到连铸坯。
    (3)加热工序:连铸坯进行加热处理,700℃装炉后预热保温2小时,升温速度为100℃/h,最高加热温度1220℃,均热温度1200℃,总加热时间12min/cm(连铸坯厚度),其中均热保温时间60min。
    (4)轧制工序:采用TMCP型轧制工艺(ThermoMechanicalControlProcess:热机械控制工艺),Ⅰ阶段轧制温度为1100℃,单道次压下量为10%~25%,累计压下率为60%~70%,晾钢厚度100mm;Ⅱ阶段轧制温度为910℃,单道次压下量为10%~27%,累计压下率为30%~40%,终轧温度830℃,轧后浇小水量冷却,出水温度800℃。
    (5)热处理工序:对所得钢板在辊底式炉进行调质处理,淬火工艺:加热温度910±5℃,加热时间2.5min/mm(钢板厚度),高压段最大水量4480m3/h,辊速2m/min;低压段摇摆时间15min,出炉返红温度30℃。采用辊底式回火炉回火,回火工艺:加热温度640℃,加热时间4.0min/mm,出炉后空冷;即可得到所述的高强钢板。
    本高强钢板的力学性能:屈服强度765MPa,抗拉强度855MPa,延伸率为20%,厚度1/4位置-60℃冲击145J,该钢板的强韧性匹配良好。
    实施例2:本高强钢板采用下述成分配比以及生产工艺。
    本高强钢板厚度为100mm,成分重量配比为:C 0.11%、Si 0.25%、Mn 1.11%、P 0.007%、S 0.001%、Ni 1.48%、Cr 0.95%、Mo 0.43%、Nb 0.027%、V 0.051%、B 0.0005%、TAl 0.047%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本高强钢板的生产步骤如下:(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,再送入LF精炼炉精炼,钢水温度达到1585℃转入VD炉真空脱气处理;真空度为66.6Pa,真空保持时间25分钟,真空前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素,保证钢水的纯净。
    (2)浇铸工序:将冶炼后的钢水连铸浇铸,浇铸温度为1540℃,得到连铸坯。
    (3)加热工序:连铸坯进行加热处理,700℃装炉后预热保温2小时,升温速度110℃/h,最高加热温度1220℃,均热温度1210℃,总加热时间13min/cm,其中均热保温时间80min。
    (4)轧制工序:采用TMCP型轧制工艺,Ⅰ阶段轧制温度为1050℃,单道次压下量为10%~25%,累计压下率为60%~70%,晾钢厚度180mm;Ⅱ阶段轧制温度为890℃,单道次压下量为10%~15%,累计压下率为30%~40%,终轧温度818℃,轧后浇小水量冷却,出水温度790℃。
    (5)热处理工序:对所得钢板在辊底式炉进行调质处理,淬火工艺,加热温度910±5℃,加热时间2.2min/mm,高压段最大水量(4430m3/h),辊速2m/min,低压段摇摆20min,出炉返红温度38℃?;鼗鸸ひ?,加热温度645℃,加热时间4.0min/mm,出炉后空冷;即可得到所述的高强钢板。
    本高强钢板的力学性能:屈服强度725MPa,抗拉强度830MPa,1/4位置-60℃冲击130J,延伸率为19%,该钢板强韧性匹配良好。
    实施例3:本高强钢板采用下述成分配比以及生产工艺。
    本高强钢板厚度为180mm,成分重量配比为:C 0.13%、Si 0.30%、Mn 1.06%、P 0.007%、S 0.001%、Ni 2.50%、Cr 0.54%、Mo 0.50%、Nb 0.037%、V 0.051%、B 0.0012%、TAl 0.047%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本高强钢板的生产步骤如下:(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,再送入LF精炼炉精炼,钢水温度达到1579℃转入VD炉真空脱气处理;真空度为66.6Pa,真空保持时间25分钟,真空前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素,保证钢水的纯净。
    (2)浇铸工序:将冶炼后的钢水模铸浇铸,浇铸温度为1544℃,得到钢锭。
    (3)加热工序:加热工序:连铸坯进行加热处理,700℃装炉后预热保温2小时,升温速度为105℃/h,最高加热温度1220℃,均热温度1205℃,总加热时间13.5min/cm,其中均热保温时间10h(>100mm钢板采用钢锭轧制成材,均热保温时间长)。
    (4)轧制工序:采用TMCP型轧制工艺,Ⅰ阶段轧制温度为1050℃,单道次压下量为10%~25%,累计压下率为70%,晾钢厚度240mm;Ⅱ阶段轧制温度为900℃,单道次压下量为10%~15%,累计压下率为33%,终轧温度824℃,轧后浇小水量冷却,出水温度810℃。
    (5)热处理工序:对所得钢板在辊底式炉进行调质处理,淬火工艺,第一次淬火工艺:加热温度930±5℃,高压段最大水量(4430m3/h),第二次淬火工艺:加热温度910±5℃,高压段最大水量(4430m3/h);总加热时间2.0min/mm,辊速2m/min,低压段摇摆30min;出炉返红温度50℃?;鼗鸸ひ?,加热温度640℃,加热时间4.0min/mm,出炉后空冷;即可得到所述的高强钢板。
    本高强钢板的力学性能:屈服强度715MPa,抗拉强度835MPa,1/4位置-60℃冲击122J,延伸率为18%,该钢板的耐低温冲击韧性和硬度等性能良好。
    实施例4:本高强钢板采用下述成分配比以及生产工艺。
    本高强钢板厚度为150mm,成分重量配比为:C 0.12%、Si 0.16%、Mn 1.20%、P 0.005%、S 0.003%、Ni 2.05%、Cr 1.0%、Mo 0.38%、Nb 0.020%、V 0.04%、B 0.0012%、TAl 0.040%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本高强钢板的生产步骤如下:(1)冶炼工序同实施例1。
    (2)浇铸工序:将冶炼后的钢水连铸浇铸,浇铸温度为1530℃,得到钢锭。
    (3)加热工序:连铸坯进行加热处理,700℃装炉后预热保温2小时,升温速度为120℃/h,最高加热温度1220℃,均热温度1190℃,总加热时间13.5min/cm(钢锭厚度),其中均热保温时间10.5h。
    (4)轧制工序:采用TMCP型轧制工艺,Ⅰ阶段轧制温度为930℃,单道次压下量为10%~15%,累计压下率为60%,晾钢厚度220mm;Ⅱ阶段轧制温度为920℃,单道次压下量为20%~27%,累计压下率为40%,终轧温度824℃,轧后浇小水量冷却,出水温度805℃。
    (5)热处理工序:对所得钢板在辊底式炉进行调质处理,淬火工艺,第一次淬火工艺:加热温度930±5℃,;第二次淬火工艺:加热温度910±5℃;总加热时间2.5min/mm,辊速2m/min,低压段摇摆30min;出炉返红温度37℃?;鼗鸸ひ?,加热温度635℃,加热时间4.0min/mm,出炉后空冷;即可得到所述的高强钢板。
    本高强钢板的力学性能:屈服强度725MPa,抗拉强度840MPa,1/4位置-60℃冲击150J,延伸率为19%,该钢板的耐低温冲击韧性和硬度等性能良好。
    实施例5:本高强钢板采用下述成分配比以及生产工艺。
    本高强钢板厚度为160mm,成分重量配比为:C 0.10%、Si 0.10%、Mn 1.10%、P 0.010%、S 0.002%、Ni 2.2%、Cr 0.72%、Mo 0.40%、Nb 0.041%、V 0.06%、B 0.0013%、TAl 0.070%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本高强钢板的生产步骤如下:(1)冶炼工序同实施例2。
    (2)浇铸工序:将冶炼后的钢水模铸浇铸,浇铸温度为1550℃,得到钢锭。
    (3)加热工序:模铸坯进行加热处理,具体工艺同实施例2。
    (4)轧制工序:采用TMCP型轧制工艺,具体工艺同实施例2。
    (5)热处理工序:对所得钢板在辊底式炉进行调质处理,淬火工艺,第一次淬火工艺:加热温度930±5℃;第二次淬火工艺:加热温度910±5℃;总加热时间2.2min/mm,辊速2m/min,低压段摇摆30min;出炉返红温度92℃?;鼗鸸ひ?,加热温度640℃,加热时间4.0min/mm,出炉后空冷;即可得到所述的高强钢板。
    本高强钢板的力学性能:屈服强度740MPa,抗拉强度850MPa,1/4位置-60℃冲击141J,延伸率为21%,该钢板的耐低温冲击韧性和硬度等性能良好。
    实施例6:本高强钢板采用下述成分配比以及生产工艺。
    本高强钢板厚度为80mm,成分重量配比为:C 0.09%、Si 0.20%、Mn 1.0%、P 0.007%、S 0.002%、Ni 1.1%、Cr 0.5%、Mo 0.46%、Nb 0.05%、V 0.054%、B 0.0015%、TAl 0.062%,余量为Fe和不可避免的杂质。
    本高强钢板的生产步骤如下:(1)冶炼工序同实施例2。
    (2)浇铸工序:将冶炼后的钢水模铸浇铸,浇铸温度为1540℃,得到钢锭。
    (3)加热工序、(4)轧制工序和(5)热处理工序均同实施例2。
    本高强钢板的力学性能:屈服强度780MPa,抗拉强度865MPa,1/4位置-60℃冲击172J,延伸率为22%,该钢板的耐低温冲击韧性和硬度等性能良好。

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