[发明专利]控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金高强度钢技术领域，特别涉及一种控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法，是一种40kg、Z35级别TMCP(控制轧制加控制冷却的工艺制度)海洋平台用钢。

背景技术

随着国际石油价格的不断上涨，世界各国对海洋资源开采给予高度重视，如日本已经将海洋技术列为国家12项高新技术之一重点发展。鉴于我国当前对能源战略储备的迫切需要，研发拥有自主知识产权的高强度、高韧性海洋平台用厚钢板，对于完善我国能源体系、抑制周边国家对我国海域资源的掠夺，独立开发海洋资源，保证国家能源安全具有重要意义。

海洋平台是开发海洋资源的超大型焊接钢结构，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，支撑总重量超过数百吨的平台及钻井设备。这些使用特征决定了海洋平台用厚钢板必须具有高强度、高韧性、抗层状撕裂、良好的可焊性等性能指标，以便于更好地保证人员的安全以及工作、生活条件，同时提高海洋平台的使用寿命。

海洋平台用钢以TMCP和热轧+热处理两种工艺生产。TMCP工艺生产海洋平台用钢具有简化工序、节约成本以及交货周期短等特点，同时TMCP状态交货钢板可以适应大线能量焊接要求以及少预热或不预热焊接等要求，有利于在建造海洋平台过程中节省投资、提高作业效率、缩短建设周期。海洋平台用钢对低温韧性、抗层状撕裂性能等各项指标要求较高。提高海洋平台用钢的低温韧性、Z向性能以及焊接性能等技术指标是重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法。目前海洋平台用钢及其生产技术存在的主要问题是：(1)正火状态交货的产品生产周期长、工艺复杂、生产成本高；(2)控轧控冷状态交货的产品合金元素含量高，轧后控制冷却作用发挥不够充分，生产成本较高。

为满足各项性能要求，采用低碳+Nb、V、Ti复合微合金化的成分设计，直接利用TMCP工艺生产海洋平台用钢，降低成本。低碳可以降低钢的碳当量，提高钢板的低温韧性和焊接性能；同时可减轻连铸板坯的中心成分偏析等缺陷，易于获得较高质量的连铸板坯，有利于保证较厚规格海洋平台用钢板的心部质量，降低钢板拉伸试样断口出现“分层”、“异亮带”等缺陷的几率，提高产品合格率。通过进行微合金化处理，结合TMCP工艺技术，利用Nb延迟变形奥氏体再结晶细化钢板组织，并在轧后控冷相变过程中利用V产生的析出强化效果，提高钢板强度、韧性和塑性，从而获得良好的综合性能。Nb、V除了起到细晶强化和析出强化的作用，同时还是固定C、N间隙原子的强碳、氮化物形成元素，Ti也可起到固定C、N间隙原子的作用，降低“柯氏气团”、“史诺克气团”产生几率，改善甚至消除应变时效现象。TiN在高温加热时可以有效阻碍奥氏体晶粒长大，同时可以抑制焊接过程中组织粗化，改善焊接性能。

本发明的海洋平台用钢按重量百分比计的成分为：C0.05～0.09％，Mn1.20～1.60％，Si0.20～0.50％，Nb0.03～0.05％，Ti0.010～0.020％，V0.03～0.06％，S≤0.005％，Als0.020～0.040％，P≤0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明的钢的化学成分还须满足：

Nb+V+Ti≤0.12％；

Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.40％(公式中“/”表示除法运算)。

本发明的钢板厚度范围为10～60mm。

本发明控轧控冷海洋平台用钢的生产方法为：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→LF+RH精炼→板坯连铸→坯料检验→板坯加热→控制轧制→控制冷却。

本发明的钢采用板坯连铸和TMCP工艺进行生产；工艺步骤为：

(1)将按以上化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成220～250mm厚板坯；将坯料装入板坯加热炉加热，加热温度1120～1220℃，加热时间3～5h；然后出炉进行轧制；

(2)粗轧开轧温度控制在1060～1160℃；中间坯待温(待温是指板坯粗轧到一定厚度后停止轧制，等温度下降到一定值再进行精轧的过程)厚度40～150mm；精轧开轧温度控制在840～940℃；终轧温度控制在780～820℃；

(3)开始冷却温度控制在760～810℃；终止冷却温度控制在550～650℃；冷却速率控制在10～17℃/s。