[发明专利]一种550MPa级低压缩比高韧性海洋工程平台用钢板及生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料的技术领域，涉及一种550MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板及生产方法，特别是在低碳含量和低压缩比条件下实现高强度和高韧性的海洋工程用钢板及生产方法。

背景技术

海洋权益是我国的核心利益之一，近年来国家海洋战略的实施使得海洋工程成为建设和开发的重点，并逐渐从近海向深海发展。海洋工程装备产业的迅猛发展对海洋工程用钢将产生巨大的需求，特别是伴随着船舶、海洋工程、港口机械、海底输油管线等的大型化、高参数化和轻量化，对钢材的性能提出了越来越高的要求。近几年来，在海洋工程用钢研发方面，日本的新日铁和JFE、德国的迪林根等位于世界钢铁企业前列，国内钢铁企业也相继开展了相应的研发工作，取得了不小的进步，但是目前国内生产的海洋工程用钢还主要是在近海工程上应用，以屈服强度355 MPa以下等级钢材为主，而国外已经开始使用500 MPa级以上的高强韧性海工钢；海洋工程用钢通常由于厚度规格较大，所以添加较高的合金成分，而又为了降低成本，C元素添加量往往高于0.1%（本文中所有元素百分比均为重量百分比），这样虽然保证了强度，但是不利于低温韧性和焊接性能的提高。

从供货状态上看，海工钢的生产工艺包括正火，控轧控冷（TMCP）和调质。其中由于正火的方法通常获得铁素体加珠光体组织，强度不易提高，主要用于生产420MPa以下等级的海工钢产品；而控轧控冷的方法可以获得高强度，但是由于海工钢厚度较大，不易实现轧制阶段的大压下量，特别是心部在粗轧阶段的组织细化和精轧阶段的奥氏体形变均难以保证，在这种条件下要保证韧性就需要较大的压缩比；而用调质的生产方法可以很好地在提升强度的同时保证韧性，但是相对于控轧控冷的生产方法，在生产同样强度级别的钢材时，调质工艺需要添加更多的合金元素以保证强度，这样不仅导致成本提升，而且不利于焊接，另外调质的热处理工艺成本也相对较高。

发明内容

本发明针对目前海洋工程用钢应用领域的现实需求，根据生产设备及工艺条件，提出一种低生产成本，易焊接，可以在低压缩比条件下实现高韧性的550 MPa级30-80 mm厚海工钢及其生产方法，旨在为国内的海洋工程用钢的生产提供更多切实可行的生产技术路线。

本发明实现以上技术要求的方案是：

   一种550MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板，所述钢板的化学成分重量百分比含量为：C：0.04-0.10%，Si：0.2-0.4%，Mn：1.0-1.5%，P<0.010%，S<0.003%，Ni：0.5-0.8%，Cu：0.2-0.5%，Cr：0.30 -0.80%，Mo：0.1-0.3%, Nb：0.02-0.05%, Ti：0.010-0.025%，余量Fe及不可避免杂质。

     作为优选，控制C含量0.06-0.07%。

作为优选，所述的钢板为30-80 mm厚550MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板；进一步优选为80mm 厚。

80mm厚钢板的压缩比为3.125:1。

本发明的另一目的为：

  一种550MPa级低压缩比高韧性海洋工程用钢板的生产方法，具体步骤如下：

冶炼工艺：铁水脱硫≤0.003%；铸坯P≤0.010%，RH脱气结束后软吹不小于20分钟，真空处理后进行钙处理，连铸中包目标温度1535-1545℃，为液相线温度加15-25℃，拉速稳定；铸坯检验要求：中心偏析C类≤1.5，中心疏松≤0.5，[N]≤30ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；

轧制工艺：采用两阶段TMCP轧制；轧前连铸坯再加热温度为1150-1200℃，粗轧温度为970-1040℃，精轧开轧温度760℃-820℃，粗轧与精轧总压下率的比约为2：1；轧后层流冷却，冷却速度为3-8℃/s，随后空冷，终冷温度为200-400℃；

热处理工艺：采用高温回火，回火温度区间为550-700℃，保温时间为1-3 min/mm，最终组织特征为贝氏体组织。

所述的轧制工艺中：采用TMCP轧制工艺，再加热温度范围为1150-1200℃， 既可以保证奥氏体晶粒不过分长大，又可以保证合金元素充分固溶，特别是Nb元素的充分溶解。

在轧制工艺中，粗轧温度区间970-1040℃，分3-6道次轧制，总压下量约60%，中间坯厚度100-140 mm。