一种离线调质态EH960超高强海工钢板及其制造方法与流程

一种离线调质态eh960超高强海工钢板及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及一种船舶和海洋工程用钢及其制造方法，具体地说是一种离线调质态eh960超高强海工钢板及其制造方法。


背景技术：

2.现有技术中，一些重要钢种已在规模上达到了非常广泛的应用，但是船舶及海洋工程装备关键部位用≥500mpa级超高强、易焊接、超低温、耐海水腐蚀的平台用钢还较为缺乏，需要进行广泛的研究和协作以解决这些问题，以提升海工装备及高技术船舶产业链技术自主可控水平，增强海洋工程及高技术船舶竞争力。
3.海洋平台服役时间比船舶长50％，使用的钢板必须具有高强度、高韧性、低屈强比、抗层状撕裂、良好的焊接性能等。综合性能优异的960mpa级超高强度海洋工程用钢板是目前九大船级社规范级别最高的海洋工程用钢。研制该产品需要解决的关键技术问题是：大厚度与超高强度、高韧性、高塑性之间，超高强度与易焊接性之间，超高强度与低屈强比之间的性能匹配，必须对化学成分、轧制工艺(或热处理工艺)进行精心设计和调控，以形成均匀的调质组织，确保产品满足各项性能要求。专利cn103160747a公开了一种低焊接裂纹敏感性离线调质型特厚钢板及其制造方法，选用了少量多元元素配比的低合金钢成分设计，以细晶强化控制为核心充分发挥现有5500产线轧制能力和压力淬火机组及回火热处理炉能力，采用“dq acc”联合冷却装置限定冷速的tmcp工艺，用单层连铸坯经济地生产出610mpa级低焊接裂纹敏感性离线调质型特厚钢板。该钢板屈服强度有待提升，且钢板厚度较大，生产工艺上有着更为严格的要求。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明旨在提供一种性能优良且厚度适宜的离线调质态eh960超高强海工钢板及其制造方法。
5.技术方案：本发明所述的一种离线调质态eh960超高强海工钢板，其化学成分按重量百分比为：c：0.05％～0.11％，si：0.30％～0.60％，mn：1.40％～1.60％，p≤0.013％，s≤0.003％，nb：0.040％～0.065％，ti：0.005％～0.020％，ni：2.5％～3.5％，cu：1.1％～1.50％，mo：0.40％～0.50％，cr：0.40％～0.60％，al：0.50％～0.60％，o≤12ppm，n≤40ppm，h≤1.5ppm，ni/cu≥2，ni/al≤6，余量为fe及不可避免的杂质。
6.优选地，所述钢板的厚度≤60mm。
7.本发明所述一种离线调质态eh960超高强海工钢板的制造方法，包括如下步骤：
8.首先进行炼钢及连铸；铁水进行脱硫，脱硫后硫含量≤0.0015％；转炉冶炼采用双渣法脱磷，转炉出钢下渣；lf精炼采用白渣操作，白渣保持时间≥30分钟，目标碱度6～7；随后进行rh真空处理，使n≤40ppm，h≤1.5ppm；真空处理后喂入无缝钙线110～130米；连铸使用五孔水口，中包目标温度高于液相线温度25～35℃，拉速稳定，采用无碳覆盖剂，采用al(0.50％～0.60％)定制保护渣，防止铝含量过高造成连铸安全风险，最终得到内部质量较
优良的连铸坯。铁水预处理主要进行低硫控制；转炉主要进行低磷控制；保证白渣精炼时间和碱度，是为了尽可能吸附夹杂物和减少钢中的s、o等元素含量；使用无缝钙线处理用以改善夹杂物形态。
9.然后采用控轧工艺进行轧制；轧前加热温度1200℃～1260℃，高温加热保证合金元素充分固溶；粗轧开轧温度1080～1180℃，精轧终轧温度840～880℃；轧后空冷至室温，轧后不浇水冷却，确保淬火前板形优良，最终控制热轧态钢板组织形态、晶粒大小和板形。
10.最后进行热处理；进行离线淬火处理，升温速率为1.2min/mm，保温时间为10～25min，进行离线回火处理，升温速率为2.0min/mm，保温时间为30～90min。
11.优选地，所述真空处理时间≥30分钟。
12.优选地，所述精轧后三道累计压下率大于30％。
13.优选地，所述拉速为0.75m/min。
14.优选地，所述淬火温度为890～940℃，既保证钢板淬火前完全奥氏体化，又保证钢板淬火前组织细小均匀；控制回火温度为450～600℃，保证了钢板通过回火进行消应力处理，防止钢板使用过程中出现切割变形。
15.有益效果：(1)钢板性能优良，屈服强度≥990mpa，抗拉强度≥1076mpa，延伸率≥11％，-40℃横向冲击≥110j，z向截面收缩率≥52％；成分上采用低碳设计，保证低裂纹敏感性指数，保证钢板的可焊性，根据c、si、ni、al、mo、cu、nb、mn和ti等合金元素以及ni/cu、ni/al对钢的强度、韧性、屈强比的影响规律，设计合理的化学成分，为产品获得超高强度、高韧性、高塑性、低屈强比、易焊接、低裂纹敏感性等各项性能奠定成分基础；工艺上采用冶炼 轧制处理 离线调质生产，可以兼顾钢板板形和性能；工艺连铸采用高过热度控制以及用al(0.50％～0.60％)定制保护渣，防止铝含量过高造成连铸安全风险，最终得到内部质量较优良的连铸坯；(2)钢板厚度适宜，离线调质态交货的钢板厚度≤60mm，对轧机负荷和淬火机负荷要求不是太高，一般的宽厚板轧机均可生产，适用性广。
附图说明
16.图1是实施例1(20mm厚)离线调质态eh960超高强海工钢板的金相组织结构图；
17.图2是实施例2(60mm厚)离线调质态eh960超高强海工钢板的金相组织结构图；
18.图3是实施例3(40mm厚)离线调质态eh960超高强海工钢板的金相组织结构图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
20.实施例1～3
21.实施例1～3的eh960超高强海工钢板化学成分如表1所示：
22.表1 eh960超高强海工钢板化学成分表(wt，％)
[0023][0024]
实施例1～3的eh960超高强海工钢板生产方法如下：
[0025]
实施例1的20mm厚eh960超高强海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
[0026]
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.001％；转炉冶炼采用双渣法脱磷，下水口干净无缺损，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间30分钟，目标碱度6；真空处理保持时间30分钟；真空处理后进行无缝钙线处理,喂线110米；连铸使用五孔水口，连铸中包目标温度为比液相线温度高35℃，拉速稳定在0.75m/min，采用无碳覆盖剂，采用al(0.50％～0.60％)定制保护渣。
[0027]
轧制工艺：采用控轧工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1260℃；粗轧温度1180℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量38mm；精轧终轧温度880℃，后三道累积压下率32％；轧后空冷至室温，轧后不浇水冷却，确保淬火前板形优良。
[0028]
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为940℃，升温速率为1.2min/mm，保温时间为10min；进行回火处理，回火温度600℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为30min，得到板形优良(不平度3mm/m且5mm/2m)的20mm厚eh960超高强海工钢板。
[0029]
实施例2的60mm厚eh960超高强海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
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炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0015％；转炉冶炼采用双渣法脱磷，下水口干净无缺损，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间35分钟，目标碱度7；真空处理保持时间30分钟；真空处理后进行无缝钙线处理，喂线130米；连铸使用五孔水口，连铸中包目标温度比液相线温度高25℃，拉速稳定在0.75m/min，采用无碳覆盖剂，采用al(0.50％～0.60％)定制保护渣。
[0031]
轧制工艺：采用控轧工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1200℃；粗轧温度1080℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量40mm；精轧终轧温度840℃，后三道累积压下率30％；轧后空冷至室温，轧后不浇水冷却，确保淬火前板形优良。
[0032]
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为890℃，升温速率为1.2min/mm，保温时间为25min；进行回火处理，回火温度450℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为90min，得到板形优良(不平度3mm/m且5mm/2m)的60mm厚eh960超高强海工钢板。
[0033]
实施例3的40mm厚eh960超高强海工钢板实施例的生产方法，具体如下：
[0034]
炼钢及连铸工艺：铁水脱硫后目标硫0.0015％；转炉冶炼采用双渣法脱磷，下水口干净无缺损，转炉出钢当渣；精炼采用白渣操作，白渣保持时间33分钟，目标碱度6；真空处理保持时间30分钟；真空处理后进行无缝钙线处理,喂线118米；连铸使用五孔水口，连铸中包目标温度比液相线温度高30℃，拉速稳定在0.75m/min，采用无碳覆盖剂，采用al(0.50％～0.60％)定制保护渣。
[0035]
轧制工艺：采用控轧工艺，为两阶段轧制；轧前连铸坯加热温度1240℃；粗轧温度1110℃，高温低速大压下轧制，第一道道次压下量35mm；精轧终轧温度860℃，后三道累积压下率32％；轧后空冷至室温，轧后不浇水冷却，确保淬火前板形优良。
[0036]
热处理工艺：进行淬火处理，淬火温度为910℃，升温速率为1.2min/mm，保温时间为15min；进行回火处理，回火温度550℃，升温速率为2.0min/mm，保温时间为60min，得到板形优良(不平度3mm/m且5mm/2m)的40mm厚eh960超高强海工钢板。
[0037]
图1是实施例1冶炼 轧制处理 离线调质后得到20mm厚eh960超高强海工钢板的金相组织结构图；图2是实施例2冶炼 轧制处理 离线调质后得到60mm厚eh960超高强海工钢板的金相组织结构图；图3是实施例3冶炼 轧制处理 离线调质后得到40mm厚eh960超高强海工钢板的金相组织结构图。实施例1～3的横向拉伸性能和横向冷弯性能如表2，横向冲击性能和z向性能如表3。
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表2 eh960超高强海工钢板的横向拉伸性能和横向冷弯性能表
[0039][0040]
表3 eh960超高强海工钢板的横向冲击性能和z向性能表
[0041]
[0042]
由表2和表3可以看出，实施例1～3的eh960超高强海工钢力学性能中屈服强度≥990mpa，抗拉强度≥1076mpa，延伸率≥11％，-40℃横向冲击≥110j，z向截面收缩率≥52％，满足eh960超高强海工钢板的要求。具有生产工艺稳定，机械性能优良特点。