[发明专利]一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法。

背景技术

海洋工程装备是人类在开发、利用和保护海洋所进行的生产和服务活动中使用的各类装备，核心是海洋资源开发装备，其中海洋油气资源开发装备种类多、数量大，是海洋工程装备制造业最主要的产品。

随着我国海洋工程装备制造业的快速发展，对与之相配套的海洋工程用钢的需求呈现多样化趋势。海洋工程用钢的各项技术指标要求极高，不仅要有很高的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀性能，还要求高强度、高韧性、耐腐蚀、易焊接。

目前国际海洋平台用钢板主要级别为355，420，460MPa。355MPa级主要牌号：En10225的S355、API的API 2H-50、BS7191的350EM、船规的EH36；420MPa级主要牌号：EN10225的S420、API的API 2Y-60、船标的E40、E420；460MPa级主要牌号：EN10225的S460、船标的E460。国产海洋平台用钢板己经广泛采用，EH36以下级别基本实现国产化，占平台用钢量的90％，但关键部位所用大厚度、高强度钢材仍依赖进口。

发明内容

本发明提供了一种大厚度海洋结构用钢板及其生产方法，本发明采用Nb、Ti、Cr微合金化元素，不添加贵重合金元素V，采用大厚度连铸坯、控轧控冷+正火工艺生产355MPa级大厚度海洋结构用钢板，生产成本低，力学性能稳定。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种大厚度海洋结构用钢板，其厚度规格为[70,80]mm，钢板化学成分质量百分比为：C 0.12～0.18％，Si 0.20～0.50％，Mn 1.20～1.60％，P≤0.012％，S≤0.003％，Als 0.015～0.050％，Nb 0.020～0.060％，V 0.030～0.070％，Ti 0.005～0.020％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的一种大厚度海洋结构用钢板各合金成分的作用机理如下：

碳：C是钢铁材料传统、经济的强化元素，对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很大。随碳含量的增加，强度提高，而冲击韧性则明显下降，并对焊接性能产生不利影响。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.12～0.18％。

硅：Si是炼钢主要的脱氧元素，为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05％以上，但若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.20～0.50％。

锰：Mn是保证钢的强度和韧性的必要元素，也是良好的脱氧剂，但锰含量过高会造成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题，并对钢板的焊接性能产生不利影响。因此优选Mn含量为1.2～1.60％。

磷：P是造成钢较严重偏析的有害元素，增加钢的脆性，尤其是低温脆性，对冲击韧性带来不利影响，本发明的P含量控制在0.015％以下。

硫：S是残存在钢中的有害元素之一，会增加钢的热脆性，降低钢的延展性及韧性，对焊接也有不利影响。本发明的S含量控制在0.005％以下。

铝：Al是一种强脱氧剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，但超过0.08％时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。因此优选Al含量为0.015～0.050％。

铌：Nb和碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极稳定的化合物。Nb能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，能提高钢的强度和韧性。本发明的Nb含量控制在0.020～0.060％。

钛：Ti不仅能提高钢的强度、细化晶粒、降低时效敏感性和冷脆性，而且少量的钛还能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而发挥作用，小于0.005％时效果小，超过0.04％时易形成大颗粒TiN而失去效果。因此优选Ti含量为0.005～0.020％。

铬：Cr加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，并能提高钢的强度和耐磨性。铬在钢中的角色多元且重要，它会形成稳定而硬的碳化物，而且具抗蚀性。

高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。