專利名稱：控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金高強(qiáng)度鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼 及其生產(chǎn)方法，是一種40kg、 Z35級(jí)別TMCP (控制軋制加控制冷卻的工藝制度) 海洋平臺(tái)用鋼。
背景技術(shù)：
隨著國際石油價(jià)格的不斷上漲，世界各國對(duì)海洋資源開采給予高度重視，如 曰本已經(jīng)將海洋技術(shù)列為國家12項(xiàng)高新技術(shù)之一重點(diǎn)發(fā)展。鑒于我國當(dāng)前對(duì)能 源戰(zhàn)略儲(chǔ)備的迫切需要，研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高強(qiáng)度、高韌性海洋平臺(tái)用厚 鋼板，對(duì)于完善我國能源體系、抑制周邊國家對(duì)我國海域資源的掠奪，獨(dú)立開發(fā) 海洋資源，保證國家能源安全具有重要意義。
海洋平臺(tái)是開發(fā)海洋資源的超大型焊接鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在波浪、海潮、風(fēng)暴及 寒冷流冰等嚴(yán)峻的海洋工作環(huán)境中，支撐總重量超過數(shù)百噸的平臺(tái)及鉆井設(shè)備。 這些使用特征決定了海洋平臺(tái)用厚鋼板必須具有高強(qiáng)度、高韌性、抗層狀撕裂、 良好的可焊性等性能指標(biāo)，以便于更好地保證人員的安全以及工作、生活條件， 同時(shí)提高海洋平臺(tái)的使用壽命。
海洋平臺(tái)用鋼以TMCP和熱軋+熱處理兩種工藝生產(chǎn)。TMCP工藝生產(chǎn)海洋平 臺(tái)用鋼具有簡化工序、節(jié)約成本以及交貨周期短等特點(diǎn)，同時(shí)TMCP狀態(tài)交貨鋼 板可以適應(yīng)大線能量焊接要求以及少預(yù)熱或不預(yù)熱焊接等要求，有利于在建造海 洋平臺(tái)過程中節(jié)省投資、提高作業(yè)效率、縮短建設(shè)周期。海洋平臺(tái)用鋼對(duì)低溫韌 性、抗層狀撕裂性能等各項(xiàng)指標(biāo)要求較高。提高海洋平臺(tái)用鋼的低溫韌性、Z向 性能以及焊接性能等技術(shù)指標(biāo)是重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼及其生產(chǎn)方法。目前海洋 平臺(tái)用鋼及其生產(chǎn)技術(shù)存在的主要問題是(l)正火狀態(tài)交貨的產(chǎn)品生產(chǎn)周期長、 工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高；(2)控軋控冷狀態(tài)交貨的產(chǎn)品合金元素含量高，軋后控 制冷卻作用發(fā)揮不夠充分，生產(chǎn)成本較高。
為滿足各項(xiàng)性能要求，采用低碳+Nb、 V、 Ti復(fù)合微合金化的成分設(shè)計(jì)，直 接利用TMCP工藝生產(chǎn)海洋平臺(tái)用鋼，降低成本。低碳可以降低鋼的碳當(dāng)量，提 高鋼板的低溫韌性和焊接性能；同時(shí)可減輕連鑄板坯的中心成分偏析等缺陷，易 于獲得較高質(zhì)量的連鑄板坯，有利于保證較厚規(guī)格海洋平臺(tái)用鋼板的心部質(zhì)量， 降低鋼板拉伸試樣斷口出現(xiàn)"分層"、"異亮帶"等缺陷的幾率，提高產(chǎn)品合格率。 通過進(jìn)行微合金化處理，結(jié)合TMCP工藝技術(shù)，利用Nb延遲變形奧氏體再結(jié)晶細(xì) 化鋼板組織，并在軋后控冷相變過程中利用V產(chǎn)生的析出強(qiáng)化效果，提高鋼板強(qiáng) 度、韌性和塑性，從而獲得良好的綜合性能。Nb、 V除了起到細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng) 化的作用，同時(shí)還是固定C、 N間隙原子的強(qiáng)碳、氮化物形成元素，Ti也可起到 固定C、 N間隙原子的作用，降低"柯氏氣團(tuán)"、"史諾克氣團(tuán)"產(chǎn)生幾率，改善 甚至消除應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。TiN在高溫加熱時(shí)可以有效阻礙奧氏體晶粒長大，同時(shí) 可以抑制焊接過程中組織粗化，改善焊接性能。
本發(fā)明的海洋平臺(tái)用鋼按重量百分比計(jì)的成分為C 0. 05 0. 09%，Mn 1. 20 1. 60%， Si 0. 20 0. 50%， Nb 0. 03 0. 05%， Ti 0. 010 0. 020%， V 0. 03 0. 06%， S《0, 005%， Als 0. 020 0. 040%, P《0. 015%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的鋼的化學(xué)成分還須滿足
Nb+V+Ti《0. 12% ;
Ceq=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15《0. 40% (公式中"〃'表示除法運(yùn)算)。 本發(fā)明的鋼板厚度范圍為10 60mm。
本發(fā)明控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼的生產(chǎn)方法為高爐鐵水一鐵水預(yù)脫硫一轉(zhuǎn)爐 冶煉一LF+RH精煉一板坯連鑄一坯料檢驗(yàn)一板坯加熱一控制軋制一控制冷卻。 本發(fā)明的鋼采用板坯連鑄和TMCP工藝進(jìn)行生產(chǎn)；工藝步驟為
(1) 將按以上化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成220 250mra厚板坯；將坯 料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1120 1220°C，加熱時(shí)間3 5h;然后出爐進(jìn) 行軋制；
(2) 粗軋開軋溫度控制在1060 116(TC;中間坯待溫(待溫是指板坯粗軋 到一定厚度后停止軋制，等溫度下降到一定值再進(jìn)行精軋的過程)厚度40 150ram;精軋開軋溫度控制在840 94(TC;終軋溫度控制在780 820'C;
(3) 開始冷卻溫度控制在760 81(TC;終止冷卻溫度控制在550 65(TC; 冷卻速率控制在10 17'C/s。
本發(fā)明工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品微觀組織為鐵素體+珠光體，產(chǎn)品具備良好的綜合力 學(xué)性能屈服強(qiáng)度420 520，抗拉強(qiáng)度達(dá)545 650MPa，延伸率達(dá)22. 0 31. 0%， -4(TC夏比沖擊吸收功縱向平均在200J以上、橫向180J以上，Z向拉伸斷面收 縮率平均在40%以上，冷彎性能良好。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于，簡化工序、節(jié)約成本、產(chǎn)品適應(yīng)大線能量焊接要求以及交 貨周期短等特點(diǎn)，適用于海洋平臺(tái)等大型海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼按重量百分比計(jì)的設(shè)計(jì)成分為CO. 085%， Mnl.42 %， Si 0.36%, Nb 0.034%, Ti 0.012%， V 0.066%, S 0.003%， Als 0.030 %， P 0.010%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、冷卻，具體為
將按以上化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成250mra厚板坯；將坯料裝入板坯 加熱爐加熱，加熱溫度120(TC,加熱時(shí)間4h;然后出爐進(jìn)行軋制。粗軋開軋溫 度控制在1060 112(TC;中間坯待溫厚度90咖；精軋開軋溫度控制在850 870 。C;終軋溫度控制在780 815°C。開始冷卻溫度控制在770 80(TC;終止冷卻 溫度控制在580 600。C;冷卻速率控制在12 16°C/s。產(chǎn)品厚度為30mm。
生產(chǎn)的產(chǎn)品屈服強(qiáng)度510MPa ，抗拉強(qiáng)度600MPa，延伸率25%， -60'C縱向 沖擊均值在225J，橫向沖擊均值在189J， -6(TC縱向時(shí)效沖擊均值在114J， Z 向拉伸斷面收縮率均值在55.0%，冷彎性能良好。 實(shí)施例2
控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼按重量百分比計(jì)的設(shè)計(jì)成分為CO. 065%， Mnl.31 %， Si 0.39%， Nb 0.037%， Ti 0.014%, V 0.05%， S 0,002%, Als 0.038 %， P 0.008%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、冷卻，具體為
將按以上化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成250mm厚板坯；將坯料裝入板坯 加熱爐加熱，加熱溫度1180'C，加熱時(shí)間4h;然后出爐進(jìn)行軋制。粗軋開軋溫 度控制在1070 112(TC;中間坯待溫厚度lOOmm;精軋開軋溫度控制在845 860 'C;終軋溫度控制在780 805°C。開始冷卻溫度控制在770 795°C;終止冷卻 溫度控制在580 595。C;冷卻速率控制在ll 15'C/s。產(chǎn)品厚度為40mm。
生產(chǎn)的產(chǎn)品屈服強(qiáng)度485MPa ，抗拉強(qiáng)度590MPa，延伸率27.5%， -6(TC縱 向沖擊均值在247J，橫向沖擊均值在184J， -60'C縱向時(shí)效沖擊187J， Z向斷面 收縮率均值在45.4%，冷彎性能良好。 實(shí)施例3
控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼按重量百分比計(jì)的設(shè)計(jì)成分為CO. 071%， Mnl.35 %， Si 0.38%， Nb 0.041%, Ti 0.012%， V 0.051%， S 0.002%， Als 0.034 %， P 0.007%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、冷卻，具體為
將按以上化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成250mm厚板坯；將坯料裝入板坯 加熱爐加熱，加熱溫度120(TC，加熱時(shí)間4h;然后出爐進(jìn)行軋制。粗軋開軋溫 度控制在1080 1120°C;中間坯待溫厚度150mm;精軋開軋溫度控制在840 855 °C;終軋溫度控制在780 800°C。開始冷卻溫度控制在770 790°C;終止冷卻 溫度控制在570 590'C:冷卻速率控制在10 14'C/s。產(chǎn)品厚度為60mm。
生產(chǎn)的產(chǎn)品屈服強(qiáng)度465MPa ，抗拉強(qiáng)度575MPa，延伸率24.5%， -4(TC縱 向沖擊均值在212J，橫向沖擊均值在182J， -4(TC縱向時(shí)效沖擊127J， Z向斷面 收縮率為46.7%，冷彎性能良好。
權(quán)利要求
1、一種控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼，其特征在于，按重量百分比的化學(xué)成分C 0.05～0.09％，Mn 1.20～1.60％，Si 0.20～0.50％，Nb 0.03～0.05％，Ti 0.010～0.020％，V 0.03～0.06％，S≤0.005％，Als 0.020～0.040％，P≤0.015％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼，其特征在于， Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15《0. 40%; Nb+V+Ti《0. 12% 。
3、 一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼的方法，其特征在于， 采用板坯連鑄和TMCP工藝進(jìn)行生產(chǎn)；工藝步驟為(1) 將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成220 250mm厚板坯；將坯料裝 入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1120 1220°C，加熱時(shí)間3 5h;然后出爐進(jìn)行軋 制；(2) 粗軋開軋溫度控制在1060 1160°C;中間坯待溫厚度40 150mm;精 軋開軋溫度控制在840 94(TC;終軋溫度控制在780 82(TC;(3) 開始冷卻溫度控制在760 81(TC;終止冷卻溫度控制在550 65(TC; 冷卻速率控制在10 17°C/s。
4、 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的化學(xué)成分設(shè)計(jì)重量百 分比為C0.05 0.09%， Mn 1.20 1.60%， Si 0.20 0.50%， Nb 0.03 0.05%， Ti0.010 0.020%， V0.03 0.06%， S50.005%， Als 0.020 0.040%， P^).015%， 其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
一種控軋控冷海洋平臺(tái)用鋼及其生產(chǎn)方法，屬于低合金高強(qiáng)度鋼技術(shù)領(lǐng)域。經(jīng)煉鋼、精煉后采用板坯連鑄、TMCP工藝生產(chǎn)。板坯成分為C 0.05～0.09％，Mn 1.20～1.60％，Si 0.20～0.50％，Nb 0.03～0.05％，Ti 0.010～0.020％，V 0.03～0.06％，S≤0.005％，Als 0.020～0.040％，P≤0.015％，余量為Fe及雜質(zhì)。將按成分冶煉好的鋼水澆鑄成220～250mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，出爐進(jìn)行軋制。粗軋開軋溫度在1060～1160℃；精軋開軋溫度在840～940℃；終軋溫度在780～820℃；軋制鋼板厚度10～60mm。開始冷卻溫度在760～810℃；終止冷卻溫度在550～650℃；冷卻速率在10～17℃/s。優(yōu)點(diǎn)在于，簡化工序、節(jié)約成本。
文檔編號(hào)C22C38/14GK101358320SQ20081011950
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者何元春, 劉學(xué)一, 劉振宇, 斌 吳, 姜中行, 李戰(zhàn)軍, 楊春衛(wèi), 江衛(wèi)華, 沈一平, 沈開照, 狄國標(biāo), 王國棟, 鵬 田, 石樹東, 麻慶申 申請(qǐng)人:首鋼總公司;秦皇島首秦金屬材料有限公司