一种极地用370MPa级稀土耐候结构钢及其生产方法与流程

一种极地用370mpa级稀土耐候结构钢及其生产方法
技术领域
1.本发明涉及微合金钢，尤其涉及一种极地用370mpa级稀土耐候结构钢及其生产方法。


背景技术：

2.地球南极、北极常年环境恶劣,气温在-40℃～-60℃范围,在该地区建造钢结构工程,难度较大,对钢材性能要求较高,尤其要求钢板具有优良的低温冲击韧性,冷脆转变温度应低于-60℃,才能保证钢结构工程安全。在实际钢结构工程设计中,如果环境温度为-60℃,则要求钢板-80℃冲击韧性应达到一定水平,以提高钢结构安全系数。目前通用的结构钢冲击韧性质量等级仅要求-60℃,还没有-80℃温度下冲击韧性质量要求。已经不能满足极地建设用钢要求，-80℃使用的极地结构用钢鲜有报道。
3.专利cn102703807a公布了一种-80℃冲击吸收功≥100j的海洋工程用钢及生产方法，经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh处理、连铸、加热、轧制、冷却、回火热处理工序生产出屈服强度不小于330mpa，-80℃冲击吸收功≥100j的海洋工程用钢。不足之处一是钢板强度级别较低，只适用于海洋工程用钢。二是钢板冷却温度低，板形控制难度大，不利于批量生产。
4.专利cn111155022b公布了一种具有低温韧性的390mpa级极地船体结构钢及其制备方法。经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh处理、连铸、加热、轧制、冷却工序生产出屈服强度大于390mpa，-100℃冲击吸收功≥200j的船体用钢。不足之处一是钢板轧制温度低，压下率大，对设备能力要求严格，不利于稳定生产，适用于船体钢。二是钢板耐候性不好。
5.专利cn103952646a公布了一种耐低温低合金结构钢及其制造方法。不足之处一是钢板屈服强度大于325mpa，强度级别低，且适用于制造风电法兰。二是使用温度仅仅为-50℃，不能满足极地用钢要求。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种极地用370mpa级稀土耐候结构钢及其生产方法，-80℃下的冲击功大于120j，同时具有低屈强比、良好耐腐蚀性能、焊接性能的耐候结构钢板，可用于极地钢结构的建造。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.一种极地用370mpa级稀土耐候结构钢，其化学成分按重量百分比为c：0.07～0.09％、si:0.20～0.30％、mn：1.15～1.35％、p≤0.015％、s≤0.005％、nb：0.04～0.05％、ti:0.011～0.020％、cr：0.50～0.60％、ni：0.32～0.39％、cu：0.35～0.45％、稀土ce:0.0004～0.0012％，余量为fe和不可避免的杂质。
9.进一步的，焊接裂纹敏感性指数pcm≤0.2％、耐候指数i≥6.5％。
10.一种极地用370mpa级稀土耐候结构钢的生产方法，包括：
11.(1)冶炼、连铸
12.冶炼连铸工序包括铁水脱硫预处理—转炉冶炼—lf炉外精炼—rh真空处理—板坯连铸；铁水预处理后硫含量控制在0.005％以下，转炉全程吹氩，保证终点碳含量和温度一次命中，防止增氮；lf炉外精炼进一步脱氧、深脱硫、合金化、去除夹杂、调整成分及温度，减少二次氧化和增氮；rh真空处理降低氢、氧、氮有害气体含量，真空处理时间大于20分，之后进行钙处理；连铸在厚板连铸机上进行，采用动态轻压下、电磁搅拌技术，严格控制连铸拉速在0.9
±
0.1m/min，过热度控制在20-35℃，减轻连铸坯中心偏析、疏松等缺陷，最终生产出厚度250mm优质连铸板坯；
13.(2)轧制
14.板坯加热温度控制在1210℃～1240℃，加热时间250min以上，保证合金元素的充分固溶，板坯温度均匀，加热时采用还原性气氛，减少板坯表面氧化铁皮生成量；板坯出炉后经高压水除鳞后进入轧机，轧制采用两阶段控制轧制,即奥氏体再结晶区控制轧制和奥氏体非再结晶区控制轧制；粗轧开轧温度1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道次控制在13％以上，精轧时严格控制温度和道次压下率，在设备能力允许的情况下，实现“低温大压下”策略，精轧开轧温度≤920℃，开轧厚度为2.0-4.0倍成品厚度，终轧温度790～810℃，轧后钢板采用控制冷却，终冷温度650～670℃；
15.(3)回火热处理
16.钢板经过精整探伤后进入热处理工序，钢板抛丸后进行回火热处理，回火温度560～590℃，保温时间20-40分，出炉后空冷。
17.进一步的，板坯加热温度为1230℃，加热时间234min，第一阶段轧制的开轧温度为1185℃，第二阶段轧制的开轧温度为890℃，轧件厚度为112mm，终轧温度为790℃，成品钢板厚度为32mm；钢板冷却速度为8℃/s，终冷温度为667℃；热矫后冷床冷却；之后进行探伤和精整处理，最后进行回火热处理，回火温度570℃，保温20分，出炉后空冷。
18.进一步的，板坯加热温度为1227℃，加热时间245min，第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，第二阶段轧制的开轧温度为900℃，轧件厚度为80mm，终轧温度为790℃，成品钢板厚度为22mm；钢板冷却速度为8℃/s，终冷温度为670℃；热矫后冷床冷却；之后进行探伤和精整处理，最后进行回火热处理，回火温度590℃，保温20分，出炉后空冷。
19.进一步的，板坯加热温度1221℃，加热时间225min，第一阶段开轧温度1180℃，单道次相对压下率至少有两道次控制在16％，当轧件厚度为56mm时，随后进行第二阶段轧制，终轧温度为810℃，成品钢板厚度为14mm；轧制结束后，钢板热矫后冷床冷却；之后进行在线探伤和精整处理，最后进行回火热处理，回火温度590℃，保温20分，出炉后空冷。
20.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
21.本发明通过合理的化学成分设计，并协同本发明的生产方法可以得到一种极地用370mpa级稀土耐候结构钢，-80℃下的冲击功大于120j，同时具有低屈强比、良好耐腐蚀性能、焊接性能的耐候结构钢板，可用于极地钢结构的建造。
附图说明
22.图1为本发明实施例2钢板1/4厚度处200倍下的金相组织。
23.图2为本发明实施例2钢板-80℃冲击断口宏观形貌。
24.图3为本发明实施例2钢板-80℃冲击断口微观形貌。
具体实施方式
25.以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
26.实施例1
27.实施方式同实施例1，其中加热温度为1230℃，加热时间234min，第一阶段轧制的开轧温度为1185℃，第二阶段轧制的开轧温度为890℃，轧件厚度为112mm，终轧温度为790℃，成品钢板厚度为32mm。钢板冷却速度为8℃/s，终冷温度为667℃。热矫后冷床冷却。之后进行探伤和精整处理，最后进行回火热处理，回火温度570℃，保温20分，出炉后空冷，即可得到所述钢板。
28.实施例2
29.实施方式同实施例1，其中加热温度为1227℃，加热时间245min，第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，第二阶段轧制的开轧温度为900℃，轧件厚度为80mm，终轧温度为790℃，成品钢板厚度为22mm。钢板冷却速度为8℃/s，终冷温度为670℃。热矫后冷床冷却。之后进行探伤和精整处理，最后进行回火热处理，回火温度590℃，保温20分，出炉后空冷，即可得到所述钢板。
30.实施例3
31.原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，lf炉外精炼，rh真空处理及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的250mm厚板坯。板坯加热温度1221℃，加热时间225min，第一阶段开轧温度1180℃，单道次相对压下率至少有两道次控制在16％，当轧件厚度为56mm时，随后进行第二阶段轧制，终轧温度为810℃，成品钢板厚度为14mm。轧制结束后，钢板热矫后冷床冷却。之后进行在线探伤和精整处理，最后进行回火热处理，回火温度590℃，保温20分，出炉后空冷，即可得到所述钢板。
32.表1 本发明实施例1～3的化学成分(wt％)
33.实csimnpsnbticrnicucepcmi10.0710.211.200.0080.0020.0410.0150.520.320.360.00040.186.5220.0720.231.250.0100.0010.0420.0140.560.380.380.00080.196.5430.0800.261.280.0090.0020.0450.0160.540.350.380.00110.196.56
34.对发明实施例1～3的钢板进行常规力学性能、冲击性能、弯曲性能检验，结果见表2。
35.表2 本发明实施例1～3的钢板的力学性能
[0036][0037][0038]
从表2可看出，本发明钢板在-80℃纵向冲击功仍稳定在120j以上，表明钢板具有优异的低温韧性，完全可以满足极地钢结构使用要求。
[0039]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。