[发明专利]一种超高强高韧性海洋工程用钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁领域，尤其是一种超高强高韧性海洋工程用钢板及其生产方法。

背景技术

人类的不断开发使陆地不可再生资源日趋枯竭，海洋日渐成为满足各国需要的宝藏。海洋油气产业、海洋旅游产业、现代海洋渔业、海洋交通运输业已成为目前海洋经济的四大支柱产业，其中海洋油气产业是全球最大的海洋产业。而作为海上油气钻采作业的支撑结构物海洋工程装备前景广阔，发展势头强劲。由海洋工程装备制造衍生而来的海洋工程配套设施的进一步发展，将拉动海洋工程用钢向更高强度发展，如作为海洋石油平台及船舶等货物装卸和人员输送的设备海洋平台起重机，如吊臂和转台一般需690MPa以上高强钢，这种高强钢在需要有高强度的同时，还需要一定的耐寒冷气侯，不同于普通的高强机械钢。目前，国内有一些钢铁企业已获得550MPa级以下海洋工程用钢已获得国际上主要船级社认证，并将产品推向市场。但是，超高强度高韧性的690Mpa级海洋工程用钢，目前市场上基本上以进口为主。为了进一步满足市场及钢铁企业产品多元化的需要，高附加值产品690Mpa级海洋工程用钢的研制与开发势在必行。

生产海洋工程用钢通常用电炉或转炉两种方法冶炼，用模铸或者连铸方法进行铸坯。考虑到用转炉冶炼、连铸生产的方式生产海洋工程用钢的低廉成本，以及为了适应众多国内钢铁生产企业生产习惯。本发明选择连铸坯为220mm，生产690Mpa级海洋工程用钢，成品钢板厚度介于40～80mm厚。对于220mm生产40～80mm的低压缩比钢来讲，连铸坯的质量，夹杂物的控制以及有害无素的控制显得尤为重要。另外，海洋工程用钢由于其服役环境恶劣性，要求钢不光具有超高强度、高韧性还有具有一定的应变时效性。通常来说，钢的强度越高，塑性与低温韧性越难提高。为了大幅度提高了海洋工程用钢的强度和低温韧性、时效性，及与之相匹配的良好塑性，需要合理的合金化，通过合理工艺，使钢材获得理想的组织形态，才能满足钢材能够在恶劣的海洋环境下应用。

现有的涉及海洋工程用钢的生产方法的专利，主要是通过控轧控冷或热处理方法获得海洋工程用钢板，具体生产方法如下：

中国专利 CN 102400043 提供了一种大厚度海洋工程用钢板及其生产方法，它通过微合金化，通过电炉冶炼、VD炉真空脱氧，拉成330mm厚坯，随后进行两阶段轧制，最后进行调质处理，获得了钢板厚度为150mm的大厚度海洋工程用钢板，屈服强度在460MPa以上，抗拉强度介于530～650MPa之间，-40℃的冲击功优异。但是该钢种强度偏低，并且是电炉冶炼，产能较低。

中国专利 CN 101709432公开了一种大厚度调质型海洋平台用钢，钢中碳成分设计为0.16～0.18%，通过电炉冶炼、VD炉真空处理，送入LF处理，随后浇铸。没说明以何种方式浇铸，获得了大厚度的超高强度，高韧性海洋工程用钢。但是由于钢板较厚，钢中碳成分设计为0.16～0.18%，且加入大量的影响焊接性能的合金及微合金元素，碳当量较高，恶化钢板的焊接性能。

中国专利 CN 102392192提供了一种80mm厚低压缩比海洋工程用钢板及制造方法，采用控轧控冷工艺结合正火处理，最终组级别为铁素体与珠光体。由于其钢中碳、锰含量相对高，从提供的组织图来看，存在一定的带状组织。且强度较低，屈服强度介于360~370 MPa之间。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足，考虑到海洋工程用钢板的超高强度、高韧性、可焊性及可生产性，本发明的目的是提供一种超高强高韧性海洋工程用钢板及其生产方法，该方法通过合理的化学成分设计，轧制阶段的合理压缩比TMCP工艺控制，及合理的调质工艺，获得了性能优异的超高强海洋工程用钢板。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种超高强高韧性海洋工程用钢板，其特征在于：该超高强度海洋工程用钢板的化学成分按重量百分比计，C：0.06～0.10%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.10～1.65%，P：≤0.010%，S：≤0.0020%，Nb：0.030～0.050%，V：0.020～0.060%，Ti：0.006～0.015%，Ni：0.60～1.30%，Cr：0.30～0.60%，Cu：0.20～0.60%，Mo：0.40～0.60%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质。

由于钢的化学成分是影响连铸坯内部质量与高强钢板性能的关键因素之一，本发明为了使所述钢获得优异的综合性能，对所述钢的化学成分进行了限制，原因在于：