[发明专利]抗层状撕裂性能优良的工程用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金高强钢制造领域，具体属于用于海洋钻井平台、远洋船舶、大型桥梁、高层建筑等钢结构工程并能抗层状撕裂的钢种及其生产方法。

背景技术

海洋钻井平台、远洋船舶、大型桥梁、高层建筑等钢结构工程对钢材的性能要求越来越高，不仅要求钢材具有良好的基本力学性能，还要求具有优良的层状抗撕裂性能，即Z向性能。一般地，采用钢板厚度方向标准拉伸试样的断面收缩率Zz来衡量钢板抗层状撕裂性能的优劣，对于厚度大于15mm的钢板，通常要求Zz≥15％(记为Z15)、Zz≥25％(记为Z25)、Zz≥35％(记为Z35)。钢结构工程如果用抗撕裂性能钢建造，可以保证工程质量，提高工程使用寿命，经济效益和社会效益巨大。因此，本发明的目的在于提供一种具有良好抗撕裂性能钢及其制造技术，满足巨型船舶、海上钻井平台、大型桥梁、高层建筑用钢的需求。

在本发明申请以前，中国专利申请号为200810119506.9公开了一种“控轧控冷海洋平台用钢及其生产方法”，其化学组分及重量百分比含量为：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％，余量为Fe及杂质。采用热机械控制工艺过程(TMCP)进行生产，将按成分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，出炉进行轧制。粗轧开轧温度在1060～1160℃；精轧开轧温度在840～940℃；终轧温度在780～820℃；轧制钢板厚度10～60mm。开始冷却温度在760～810℃；终止冷却温度在550～650℃；冷却速率在10～17℃/s。其不足在于：采用TMCP工艺生产的钢板微观组织结构不均匀，带状组织严重，虽然可应用于海洋平台钢结构建造，但不是一种理想的抗层状撕裂钢，因为其Zz≥35％，仅满足基本技术要求，富裕量较小，在施工中仍会发生层状撕裂的问题。另一项中国专利申请号为94115981.7的文献，其公开了一种“适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法”，通过铸造、热轧后以3～20℃/sec的冷速加速冷却，在400℃～600℃温度范围停止加速冷却，然后空冷。其不足在于：微合金化元素太多，包括难于控制的元素N、REM等，冶炼过程中不易操作，难于控制其成分精度，增加了生产难度，提高了成本，并且成形过程中采用轧后控制冷速冷却工艺，降低了设备利用率和生产效率，难于在实际生产过程中推广应用。中国专利申请号为200610024963.0公开了“一种抗海水和潮湿环境腐蚀钢”，其化学成分为：C：0.06％～0.09％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.30％～0.40％，Cr：1.00％～1.20％，Al：0.40％～0.60％，Mo：0.25％～0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％，Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.0025％，Bi≤0.010％，Sb≤0.004％，[N]≤0.030％，[0]≤0.0025％，[H]≤0.00015％，余为Fe和不可避免的杂质。类似的，另一项中国专利申请200610024179.X公开了“一种耐海水腐蚀钢及其生产方法”，该两项耐海水腐蚀钢专利技术的化学成分十分复杂，而且对难于控制的合金元素提出了精度要求，显著增加了生产难度和成本。钢中价格昂贵的合金元素Mo含量较高，是一种不经济的钢种，且钢中Al含量很高，给生产该钢种带来很大困难，尤其是在浇铸过程中，形成的含Al氧化物及氮化物容易堵塞浇铸水口，造成生产事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有专利技术及服役的同类钢板的不足，提供一种具有优异抗层状撕裂性能，并依据本申请所述的生产方法使钢的抗拉强度≥520MPa，厚度方向拉伸断面收缩率Zz≥55％、组分及工艺简单，成本较低的能抗层状撕裂的工程用钢及其生产方法

实现上述目的的技术措施：

抗层状撕裂性能优良的工程用钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.24～0.35％，Si：0.66％～0.85％，Mn：0.30％～1.50％，P≤0.015％，S≤0.008％，Cr：0.15％～0.85％，Ni：0.10％～0.55％，Zr：0.005～0.055％，余Fe和不可避免的杂质，且化学成分满足以下关系式：

(1)：C+Cr≤2Mn+Ni≤3.50％

(2)：C+S≤Zr+Cr≤0.85％。