一种高耐抗开裂性能海洋结构用钢板及其生产方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高耐抗开裂性能海洋结构用钢板及其生产方法。


背景技术：

2.随着海洋钻井和采油平台等海洋工程的迅猛发展，以及海洋工程装备服役环境比较恶劣,对于海洋结构用钢板，其各项技术指标要求要求也越来越高，发展方向及趋势如下：一是高强度化，二是大厚度，三是高韧性化，四是良好的焊接性能，五是具有一定的耐腐蚀性能和抗疲劳性能。其中比较突出的问题就是海洋结构的脆性断裂和疲劳破坏，这就要求钢板在后期加工使用过程中具有优良的抗裂纹开裂性。
3.从目前行业现状看，屈服强度355mpa以下的海洋工程用钢基本实现了国产化，并且占据了海洋工程用钢量的90%，然而屈服强度420mpa及以上钢板更将适应海工程装备的新需求，如何研制出该厚度、强度级别且具有高抗裂纹开裂性的钢板，对于该级别钢板的国产化及进一步推广应用都具有重要意义。
4.综上所述，开发一种高耐抗开裂性能海洋结构用钢板具有重要的经济效益和社会效益。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种高耐抗开裂性能海洋结构用钢板及其生产方法。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高耐抗开裂性能海洋结构用钢板，所述钢板为淬火加回火型钢板，其化学成分及其质量百分含量为：c：0.06-0.10%，si：0.20-0.40%，mn：1.40-1.50%，p≤0.008%，s≤0.003%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.50-0.90%，其余为fe和不可避免杂质。
7.本发明所述钢板力学性能为：屈服强度420-520mpa，拉伸强度540-640mpa，钢板厚度中心位置-40℃冲击功≥100j。
8.本发明所述钢板裂纹尖端张开位移ctod值≥0.46。
9.本发明所述高耐抗开裂性能海洋结构用钢板的生产方法，其包括以下步骤：（1）冶炼工艺：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣；（2）轧制工艺：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.2～2.5min/mm，ⅱ段开轧温度800-850℃，轧后返红680-720℃；（3）热处理工艺：钢板热处理方法为淬火 回火，淬火温度为880-920℃、总加热保温时间3-5min；回火温度560-580℃，总保温时间2-4min/mm，保温结束后出炉空冷。
10.本发明所述高耐抗开裂性能海洋结构用钢板的生产方法，其中，所述步骤（1）冶炼工艺具体为：lf炉精炼过程喂入铝线0.5～1.0kg/t钢，强化脱氧，加入石灰4～8kg/t钢、萤石2～5kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌2～4min，去硫、去夹杂物；白渣时间≥25min，吊包扒渣，
倒出渣量30～50%，此时钢中的si≤0.06%，p含量≤0.004%。
11.本发明所述的高耐抗开裂性能海洋结构用钢板的生产方法，其中，所述步骤（3）淬火保温结束后4500-5000m3水量水冷至室温。
12.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明生产的高强度钢板，具有高的耐抗开裂性能，ctod值可达≥0.46，大大提高海洋结构钢板的抗脆性断裂和疲劳破坏的能力，满足海洋环境下的使用，避免出现裂纹等重大事故，减少了经济损失。
13.2、本发明通过冶炼工艺、轧制工艺、热处理工艺控制，生产出性能优良的高级别海洋结构用淬火加回火型钢板。
14.3、本发明工艺简单且易于实施，不仅不增加生产成本，而且提高了钢板的机械加工性能。
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
16.实施例1本实施例钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.06%，si：0.40%，mn：1.45%，p：0.008%，s：0.003%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.50%，其余为fe和不可避免杂质。
17.本实施例钢板生产方法包括以下步骤：（1）冶炼工艺控制：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣，喂入铝线0.5kg/t钢，强化脱氧，加入石灰8kg/t钢、萤石2kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌2min，去硫、去夹杂物；白渣时间25min，吊包扒渣，倒出渣量30%，此时钢中的si 0.06%，p含量0.004%。生产铸坯规格为300*2400mm。
18.（2）轧制工艺控制：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.2min/mm，晾钢厚度165mm，ⅱ段开轧温度800℃，轧后返红680℃。
19.（3）热处理工艺控制：钢板热处理方法为淬火 回火，钢板淬火温度为880℃、总加热保温时间3min，淬火保温结束后4500m3水量水冷至室温；钢板回火时采用低温短时回火工艺，回火温度560℃，总保温时间2min/mm，保温结束后出炉空冷得到淬火 回火态钢板。
20.本实施例生产的淬火 回火态钢板力学性能：屈服强度442mpa，拉伸强度640mpa，钢板厚度中心位置-40℃冲击功250j、265j、271j；ctod值达到0.48。
21.实施例2本实施例钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.10%，si：0.20%，mn：1.40%，p：0.007%，s：0.002%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.80%，其余为fe和不可避免杂质。
22.本实施例钢板生产方法包括以下步骤：（1）冶炼工艺控制：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣，喂入铝线1.0kg/t钢，强化脱氧，加入石灰4kg/t钢、萤石5kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌2min，去硫、去夹杂物；白渣时间30min，吊包扒渣，倒出渣量40%，此时钢中的si0.05%，p含量0.002%。生产铸坯规格为300*2400mm。
23.（2）轧制工艺控制：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.2min/mm，晾钢厚度165mm，ⅱ段开轧温度850℃，轧后返红710℃。
24.（3）热处理工艺控制：钢板热处理方法为淬火 回火，钢板淬火温度为900℃、总加热保温时间3min，淬火保温结束后5000m3水量水冷至室温；钢板回火时采用低温短时回火工艺，回火温度570℃，总保温时间3min/mm，保温结束后出炉空冷得到淬火 回火态钢板。
25.本实施例生产的淬火 回火态钢板力学性能：屈服强度420mpa，拉伸强度540mpa，钢板厚度中心位置-40℃冲击功290j、280j、274j；ctod值达到0.49。
26.实施例3本实施例钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.07%，si：0.40%，mn：1.40%，p：0.005%，s：0.003%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.90%，其余为fe和不可避免杂质。
27.本实施例钢板生产方法包括以下步骤：（1）冶炼工艺控制：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣，喂入铝线0.6kg/t钢，强化脱氧，加入石灰7kg/t钢、萤石3kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌4min，去硫、去夹杂物；白渣时间25min，吊包扒渣，倒出渣量50%，此时钢中的si0.05%，p含量0.002%。生产铸坯规格为300*2400mm。
28.（2）轧制工艺控制：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.5min/mm，晾钢厚度165mm，ⅱ段开轧温度840℃，轧后返红720℃。
29.（3）热处理工艺控制：钢板热处理方法为淬火 回火，钢板淬火温度为920℃、总加热保温时间4min，淬火保温结束后5000m3水量水冷至室温；钢板回火时采用低温短时回火工艺，回火温度580℃，总保温时间4min/mm，保温结束后出炉空冷得到淬火 回火态钢板。
30.本实施例生产的淬火 回火态钢板力学性能：屈服强度440mpa，拉伸强度640mpa，钢板厚度中心位置-40℃冲击功249j、285j、261j；ctod值达到0.51。
31.实施例4本实施例钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.08%，si：0.20%，mn：1.50%，p：0.004%，s：0.003%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.6%，其余为fe和不可避免杂质。
32.本实施例钢板生产方法包括以下步骤：（1）冶炼工艺控制：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣，喂入铝线0.9kg/t钢，强化脱氧，加入石灰8kg/t钢、萤石2kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌4min，去硫、去夹杂物；白渣时间35min，吊包扒渣，倒出渣量40%，此时钢中的si0.06%，p含量0.004%。生产铸坯规格为300*2400mm。
33.（2）轧制工艺控制：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.4min/mm，晾钢厚度165mm，ⅱ段开轧温度845℃，轧后返红690℃。
34.（3）热处理工艺控制：钢板热处理方法为淬火 回火，钢板淬火温度为900℃、总加热保温时间3min，淬火保温结束后4500m3水量水冷至室温；钢板回火时采用低温短时回火工艺，回火温度560℃，总保温时间3.5min/mm，保温结束后出炉空冷得到淬火 回火态钢板。
35.本实施例生产的淬火 回火态钢板力学性能：屈服强度434mpa，拉伸强度572mpa，钢板厚度中心位置278j、270j、274j；ctod值达到0.46。
36.实施例5本实施例钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.06%，si：0.30%，mn：1.40 %，p：0.008%，s：0.003%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.50%，其余为fe和不可避免杂质。
37.本实施例钢板生产方法包括以下步骤：
（1）冶炼工艺控制：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣，喂入铝线1.0kg/t钢，强化脱氧，加入石灰7kg/t钢、萤石2kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌4min，去硫、去夹杂物；白渣时间25min，吊包扒渣，倒出渣量50%，此时钢中的si0.06%，p含量0.001%。生产铸坯规格为300*2400mm。
38.（2）轧制工艺控制：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.5min/mm，晾钢厚度165mm，ⅱ段开轧温度816℃，轧后返红700℃。
39.（3）热处理工艺控制：钢板热处理方法为淬火 回火，钢板淬火温度为890℃、总加热保温时间5min，淬火保温结束后5000m3水量水冷至室温；钢板回火时采用低温短时回火工艺，回火温度575℃，总保温时间4min/mm，保温结束后出炉空冷得到淬火 回火态钢板。
40.本实施例生产的淬火 回火态钢板力学性能：屈服强度520mpa，拉伸强度600mpa，钢板厚度中心位置-40℃冲击功250j、284j、266j；ctod值达到0.46。
41.实施例6本实施例钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.09%，si：0.30%，mn：1.50 %，p：0.006%，s：0.002%，及ni、cr、mo、nb，ni cr mo nb：0.70%，其余为fe和不可避免杂质。
42.本实施例钢板生产方法包括以下步骤：（1）冶炼工艺控制：lf炉精炼过程造脱氧造强还原渣，喂入铝线0.8kg/t钢，强化脱氧，加入石灰5kg/t钢、萤石4kg/t钢，炉渣造好后，强搅拌3min，去硫、去夹杂物；白渣时间30min，吊包扒渣，倒出渣量35%，此时钢中的si0.04%，p含量0.003%。生产铸坯规格为300*2400mm。
43.（2）轧制工艺控制：钢板轧制时采用两段控轧方式进行轧制，铸坯轧前加热时间系数2.3min/mm，晾钢厚度165mm，ⅱ段开轧温度825℃，轧后返红695℃。
44.（3）热处理工艺控制：钢板热处理方法为淬火 回火，钢板淬火温度为910℃、总加热保温时间4min，淬火保温结束后4500m3水量水冷至室温；钢板回火时采用低温短时回火工艺，回火温度565℃，总保温时间2min/mm，保温结束后出炉空冷得到淬火 回火态钢板。
45.本实施例生产的淬火 回火态钢板力学性能：屈服强度507mpa，拉伸强度564mpa，钢板厚度中心位置-40℃冲击功277j、259j、264j；ctod值达到0.54。
46.以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。