[发明专利]系列船舶与海洋工程用F级钢及其柔性化生产方法

说明书

本发明涉及一种系列船舶及海洋工程用F级钢，该钢的化学成分按质量百分比计为C：0.05～0.09％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.80～1.30％，P：≤0.0070％，S：≤0.0030％，Ni:0.10～0.30％，Ti：0.008～0.020％，N：0.0030～0.0060％，Nb：0.020～0.050％，Al：0.020～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。生产工艺流程为：铁水预处理‑转炉炼钢‑LF精炼‑RH真空脱气‑Ca处理‑连铸‑铸坯脱氢处理‑加热‑轧制‑冷却‑(带温矫直)结合合理成分设计，进行不同钢板的组织、晶粒尺寸控制，获得了235MPa、315MPa、355MPa、400MPa共4个钢级多强度级别的柔性化生产，低温冲击韧性优异，延伸率优良≥25％，并保证高的冷却速度薄板板形，生产工艺稳定，易于批量化生产。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种系列船舶及海洋工程用F级钢及其柔性化生产方法。

背景技术

目前，海洋工程用主体钢级仍以D级、E级，强度为235MPa、315MPa、355MPa级钢为主。随着深海、北冰洋新航线的开发，海洋主体钢级有向更高强度级别如400MPa级钢、低温韧性要求更高的F级，甚至更低温韧性钢发展趋势。由于应用在波浪、海潮、风暴、及寒冷流冰等严峻的海洋工作环境中，要求船舶与海洋工程结构用钢必须具有除了强度、韧性、耐低温之外性能之外、还需要具有抗层状撕裂、良好的焊接性能等。

此外，由于海工船舶企业材料焊接组装都是露天作业，受天气的影响，全年可作业时间短，加上整体装备造价高，市场竞争激励，对采购中的整单供货、交货期要求非常严格，通常一张几千吨的船舶或海洋工程用钢板定单就会涉及几十个钢种，多个厚度、几百个规格尺寸。虽然F级钢在整船或单个装备整体定单中比重不大，但是显著增加整船接单的生产排产难度。

现有技术，如中国专利CN102703807A获得了一种-80℃冲击吸收功≥100J海洋工程用钢及生产方法，该方法虽然获得极好的低温韧性，但是稀土元素Ce的加入，超出船级规范要求，目前很难进行实际交付，实现工业转化。中国专利CN103695769A获得了一种高强度FH40海洋工程用钢板及其生产方法。通过加入大量的细化晶粒元素，Nb、V、Al，以及贵重合金Ni元素，通过LF+VD+热轧+调质处理获得了一种FH40钢板，-60℃冲击功介于180-240J。这些现有技术中，仅对单个F级钢种进行了研究。如何将系列钢种进行揉合，更好的实现整船定单交货没有涉及。

为了解决现有技术的不足，对整船定单中F级钢这种比重小，厚度涉及范围大，强度跨别大的F级钢进行一种成分柔性化轧制，并获得良好的强韧性以及使用性能以实现全流程控制，节省冶炼连铸、轧钢带来的余材，提高市场竞争力。

生产该技术要求的系列钢板，存在如下几个难点：一、在保证F级钢板极低韧性的基础上，实现强度级别跨越大的柔性化生产。二、在保证钢板的强韧性的基础上要保证钢板的厚度跨越大的柔性化生产。三、为了低成本，成分设计采取低碳当量，通过调整水量来实现不同强度的生产，要保证薄规格钢板板形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种系列船舶与海洋工程用F级钢及其柔性化轧制方法，覆盖屈服强度为235MPa、315MPa、355MPa、400MPa共4个钢级，分别对应F、F32、F36、F40钢级。低温冲击韧性最低至-60℃，厚度范围至6-50mm，生产交货方式为TMCP。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种系列船舶与海洋工程用F级钢的化学成分按重量百分比计为，C：0.05～0.09％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.80～1.30％，P：≤0.0070％，S：≤0.0030％，Ni:0.10～0.30％，Ti：0.008～0.020％，N：0.0030～0.0060％，Nb：0.020～0.050％，Al：0.020～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。