技术领域

[0001] 本发明属于钢铁冶金领域， 具体涉及一种正火态交货的特厚 180〜200mm EH36 钢及其生产方法。

背景技术

[0002] 目前， 涉及到海洋运行的安全性， 海工企业对于 180〜200mm EH36这样关键部 位的特厚板仍采取以国外引进为主。 主要原因是国内具备生产 180〜200mm特厚 钢板的企业极为少数。 对于高标准的正火态交货的 EH36海洋工程用钢板， 国内 技术储备不足。

[0003] 目前， 海洋工程用高强度特厚钢板的生产主要存在两 大难点： 一、 为满足焊接 和低温韧性的要求， 必须确保低碳当量的成分设计， 因此必须配套高均质的超 厚板坯或者钢锭等。 提高压缩比， 保证钢板强度。 二、 150mm以上厚度的产品 无现行规范和标准可遵循。 全球通用九国船级社中八国规范规定所涉及钢 板的 最大厚度为 100mm、 挪威船级社 （DNV) 最厚为 150mm， 国家标准 GB712〜201 1对应的最大厚度为 150mm。 在九国船级社规范以及国家标准 GB712中， 对于 EH 36钢级的生产主要以控轧、 TMCP、 热轧、 正火轧制、 正火等交货状态。 当前， 海工船舶企业仍立足于适用于 6〜100mm或 6〜150mm产品规范的成分设计和要 求来生产 180〜200mm的 EH36钢板， 即在不改变合金成分 （保证低碳当量） 以及 交货状态的前提下， 采购特厚系列的高强均质钢板。

[0004] 本发明的目的是在不额外增加贵重合金、 仍采用低碳当量化学成分保证钢材焊 接性能的前提下， 仍采取正火生产， 针对更大厚度的 EH36钢板， 重新设计钢板 生产工艺， 保证所生产的特厚板的组织均匀性。

技术问题

[0005] 本发明的目的是针对上述现有技术提供一种正 火态交货的 180〜200mm

特厚 EH36钢板的制备方法。 选用≥900mm厚的钢锭， 钢锭经幵坯轧成中间坯， 中间坯的厚度与成品钢的压缩比为 2.0 2.5， 中间坯再经控轧轧至成品厚度， 采 用钢锭幵坯 +控轧的生产方式， 相当于对坯料进行了两次奥氏体再结晶， 保证了 最终大厚度钢板成品的性能在厚度方向上的均 一性， 尤其确保了 1/2厚度处的性 育^ 本发明从坯料到成品钢材， 压缩比≥4.5， 该方法实现了适用于常规厚度 EH3 6的标准成分仍然适用本发明。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为： 一种正火态交货的 180 200mm厚 E H36钢板， 该钢板的化学成分是基于国家标准 GB712或船级社规范， 利用 A1替代 微元素 Ti以防止 Ti与其它元素如 Nb 0 N复合析出； 加入元素 V以利于特厚板 扩氢控制， 按重量百分比计化学成分为： C: 0.11—0.18%, Si: 0.15 0.50% Mn: 1.30 1.60<¾ P: <0.0070%, S: <0.0030%, Nb: 0.010 0.050<¾ V 0.0 30 A1: 0.050 0.070<¾ Ni: 0.10 0.40<¾ Cr: 0.10 0.20<¾， 余量 为 Fe及不可避免的杂质元素。

[0007] 优选地， 钢板的化学成分按重量百分比为 C: 0.17%, Si: 0.25%, Mn: 1.55%

P: <0.0060%, S: <0.0020%, Nb: 0.035%, V 0.065%, A1: 0.060%, Ni: 0.30%, Cr: 0.15%, 余量为 Fe及不可避免的杂质元素。

[0008] 钢板在厚度方向不存在明显的梯度组织， 钢板组织为铁素体珠光体为主少量的 贝氏体为辅的混和组织， 平均晶粒尺寸为 8 12μηι。 屈服强度横向拉伸性能为 38 0 430MPa， 抗拉强度 550 600MPa， 延伸率≥21<¾， 钢板在 1/4厚度处、 1/2厚度 处的 -40°C冲击韧性值≥60 J

[0009] 本发明钢成分的设计原理是：

[0010] C的加入可以增加钢的淬透性， 特别是中厚板生产， 可以显著提高正火钢的强 度， 但是 C含量过多不利于钢的超低温冲击性能、 低温应变吋效性能、 焊接性能 以及耐蚀性能， 所以本发明中碳含量控制为低碳控制， 介于 0.11 0.18%

[0011] Si主要用于脱氧， 虽要依据不同的冶炼方式来确定其加入量， 但要获得良好的 钢板性能， 必须在 0.15%以上， 但若超过 0.50%以上又会造成心部偏析以及破坏 焊接性能， 所以规定其上限为 0.50% [0012] Mn在所述钢中具有推迟奥氏体向铁素体转变的� ��用， 对细化铁素体， 提高强 度和韧性有利。 当锰的含量较低， 上述作用不显著， 钢板强度和韧性偏低等。 过高则又会引起连铸坯偏析、 韧性差和可焊性降低， 同吋船级社规范要求锰含 量上限为 1.60%等， 故本发明中考虑到合金的综合加入， 规定锰含量加入量介于 1.30〜1.60<¾的范围内。

[0013] Nb的溶质拖曳作用和 Nb(C,N)对奥氏体晶界的钉扎作用， 均抑制形变奥氏体的 再结晶， 扩大奥氏体非再结晶区间， 减少特厚板生产待温吋间。 并在冷却或回 火吋形成析出物， 从而使强度和韧性均得到提高， 还可以提高钢的耐蚀性能。 添加量小于 0.020%吋效果不明显， 大于 0.050%吋韧性降低， 导致连铸坯产生表 面裂纹。 因此， 本发明规定铌含量应介于 0.020〜0.050%的范围内。

[0014] V是钢的优良脱氧剂， 是有效的细化晶粒元素， 提高钢的强度和韧性。 在正火 钢中， V属于析出强化元素， 同吋有益于厚板在缓冷过程中扩氢。 添加量大于 0. 080%吋韧性降低， 厚板的中心偏析显著。 因此， 本发明规定铌含量应介于 0.030 〜0.080<¾的范围内。

[0015] A1是用来固定钢中的氮元素， 是利用 A1细化替代微元素的 Ti的加入， 以防止 Ti 与其它元素如 Nb、 0、 N复合析出， 形成棱形的坚硬大型夹杂物等， 导致冲击性 能不稳定。 同吋， A1含量过高， 容易导致结晶器冒口堵塞， 大型含 A1氧化物的 形成。 本发明中， 规定铝含量介于 0.050〜0.070%。

[0016] Ni是提高钢淬透性的元素， 也是有效提高钢的低温韧性的最常用元素。 此外， 与钢中残余 Cr、 P复合作用， 将有助于提高钢的耐腐蚀性， 但是船级社规范规定 上限 0.40%， 为了不超出船级社规范规定。 故在本发明中， 规定镍含量介于 0.15 〜0.40<¾。

[0017] Cr是提高钢淬透性的元素， 能够抑制多边形铁素体和珠光体的形成， 促进低温 组织贝氏体或马氏体的转变， 提高钢的强度。 但 Cr含量过高将影响钢的韧性， 并引起回火脆性， 船级社规范要求不超过 0.20%。 故本发明中铬含量控制在 0.10 〜0.20<¾。

[0018] P虽能提高耐蚀性， 但会降低低温韧性和妨碍可焊性， 对结构钢是不适当的， 本发明因为是钢锭冶炼， 规定其控制在 0.0070%以下。 [0019] S形成 MnS夹杂物， 也会导致中心偏析， 对耐蚀性也有不良影响， 本发明规定 在其控制在 0.0030%以下。

[0020] 上述正火态交货的 180〜200mm厚 EH36钢板的制备方法， 包括如下工序， [0021] (1) 冶炼工艺：

[0022] 选用优质生铁和废钢作为冶炼原料， 选择优质炼钢原辅料， 原料依次经电炉冶 炼、 LF精炼、 VD

精炼、 模铸， 五大有害残余元素控制： 8≤0.0030<¾， P<0.0070% , H<0.00015% ， O<0.0015%, N<0.0050%; 确保钢板成品中的夹杂物 A、 B、 C、 D类总级别在 3.0级以下；

[0023] 为了抑制钢锭内部疏松、 偏析， 钢水浇铸过热度为 25〜40°C， 浇铸过程采用全 程氩气保护， 浇铸成≥900mm厚的扁钢锭；

[0024] 钢锭脱帽后， 带模入缓冷坑进行 48〜72小吋的缓冷扩氢；

[0025] 缓冷后进行表面清理， 清理后切除钢锭冒口；

[0026] (2) 钢锭幵坯工艺：

[0027] 将钢锭在均热炉中加热至 1230〜1260°C， 钢锭保温吋间为 10〜15min/cm， 出炉 后经高压水除鳞， 然后幵坯轧制成中间坯， 中间坯的厚度满足在其与成品厚度 的压缩比介于 2.0〜2.5； 幵坯后的中间坯下线加罩缓冷 48小吋以上；

[0028] (3) 轧制工艺：

[0029] 将中间坯加热至 1180〜1250°C， 中间坯加热吋间为 l l〜14min/cm， 使钢中的合 金元素充分固溶以保证最终产品的成份及性能 的均匀性。 钢坯出炉后经高压水 除鳞， 而后进行粗轧 +精轧两阶段控制轧制： 粗轧的幵轧温度为 1050〜1100°C， 采用大压下量轧制， 轧制吋不进行转钢轧制， 保持全纵轧， 以保证各道次尽可 能按轧制最大能力进行设定压下率。 粗轧后三道单道次压下率为 10〜15%； 精轧 的幵轧温度为 850〜920°C， 轧至成品厚度， 精轧完成后进行 ACC加速冷却， 冷 却返红温度为 630〜700°C;

[0030] (4) 正火热处理工艺：

[0031] 轧制后钢板作正火热处理， 正火温度为 880〜920°C， 保温吋间为 1.5〜2.2min/m m。 具体地， 采用连续炉对钢板正火热处理， 连续炉的正火温度为 880〜920°C， 进炉至出炉吋间为 1.6〜2.2min/mm _; 或者采用均热炉对钢板正火热处理， 均热炉 正火温度为 880-920°C， 保温吋间为 1.5〜2. lmin/mm。

发明的有益效果

有益效果

[0032] 本发明是基于碳锰钢成分设计原理， 不额外增加 Ni、 Cu等贵重合金， 节省合金 成本。 碳当量低， 焊接吋仍可匹配普通 EH36的焊接材料、 焊接工艺。

[0033] 本申请的钢水冶炼方法具有残余元素低、 钢水洁净度高的优点， 可适用于其它 高标准特厚钢种的生产。

[0034] 本发明方法， 通过钢锭幵坯 +控轧生产， 轧制过程中涉及两次奥氏体再结晶热 处理， 使得材料中的原始奥氏体晶粒更加均匀细小。 幵坯加热温度达到了 1230-1 260°C， 有效改善了钢锭心部偏析， 这是保障最终特厚板成品组织、 性能均匀性 的重要前提。 中间坯加热温度为 1180-1250°C， 有利于奥氏体再结晶， 同吋， 中 间坯的再加热温度不像钢锭幵坯吋的加热温度 那样高， 目的是确保奥氏体再结 晶后不至于粗化。

[0035] 轧制后的钢坯通过正火工艺处理， 不改变船级社规范规定要求的工艺方案， 使 用户更易接受。 也克服了现有技术的调质、 NAC等工艺处理特厚板吋沿厚度方 向上组织梯度较大、 性能差等的缺点。

[0036] 本发明条件下生产的特厚 EH36船板钢具有良好强韧性， 钢板在厚度方向不存 在明显的梯度组织， 钢板组织主要以铁素体珠光体为主， 少量的贝氏体为辅的 混和组织。 显微组织细小均匀， 用截径法测量钢板平均晶粒尺寸为 8-12μηι。 对附图的简要说明

附图说明

[0037] 图 1为本发明实施例 1中钢板 1/4厚度处的金相组织， 为铁素体珠光体为主少量 贝氏体组织为辅的混合组织；

[0038] 图 2为本发明实施例 1中钢板 1/2厚度处的金相组织， 为铁素体珠光体为主少量 贝氏体组织为辅的混合组织。

实施该发明的最佳实施例 本发明的最佳实施方式

[0039] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描 述。

[0040] 特厚 EH36钢的制备方法：

[0041] (1) 选用优质废钢作为冶炼原料， 利用优质炼钢原辅料， 冶炼两炉， 每炉 50 吨。 钢水依次经电炉冶炼、 LF精炼、 VD

精炼， 稳态浇铸成 4支钢锭， 每支钢锭 25吨， 本发明使用其中的 3支钢锭分别作 为实施例 1至 3。 钢锭断面大于 900mm， 以保证与最终产品的压缩比大于 4.5。 控 制钢水五大有害残余元素： 8≤0.0030<¾， P为 0.0070%， H为 0.00012%，

0为 0.0010%， N为 0.004%。 考虑到要让夹杂物充分上浮与控制钢锭内部疏 松、 偏析对过热度的要求， 于 25-40°C过热度的情况下浇铸， 浇铸采用全程氩气保护 ， 浇铸成≥900mm厚的扁钢锭。 钢锭脱帽后， 带模入缓冷坑进行 48-72小吋缓冷 扩氢。 缓冷后清理钢锭表面， 本实施例中钢锭无需带温清理， 清理后切除钢锭 冒口。 各实施例对应钢锭的熔炼成分如表 1所示。

[0042] 表 1实施例海洋工程用 EH36钢板的化学成分 （wt<¾)

[] [表 1]

[0043]

[0044] (2) 将清理后的≥900mm钢锭在均热炉中加热至 1230-1260°C， 钢锭加热吋间 为 13min/cm， 出炉后经高压水除鳞， 然后幵坯轧制成中间坯， 保证中间坯厚度 与成品厚度的压缩比在 2.0-2.5。 幵坯后所得中间坯下线， 加罩缓冷 48小吋左右， 与其它钢种的中间坯进行上铺下盖。

[0045] 将中间坯送入步进式加热炉， 加热至 1180-1250°C， 中间坯加热吋间为 l l-14min /cm, 使钢中的合金元素充分固溶， 保证最终产品的成份及性能的均匀性。 钢坯 出炉后经高压水除鳞然后进行粗轧 +精轧两阶段控制轧制： 粗轧的幵轧温度介于

1050-1100°C, 采用大压下量轧制， 轧制吋不进行转钢轧制， 保持全纵轧， 保证 各道次尽可能地按轧制最大能力进行设定压下 率。 粗轧的后三道的单道次压下 率为 10-15%; 精轧幵轧温度介于 850 -920°C， 精轧至成品厚度后， 送 ACC机组进 行加速冷却， 冷却返红温度为 630-700。C。

[0046] (3) 正火处理： 选用均热炉进行正火处理， 正火温度控制为 890-910°C， 保温 曰寸间为 2.0min/mm土 5min。

[0047] 实施例 1至 3为 180-200mm的特厚 EH36板， 夹杂物 A、 B、 C、 D类总级别控制在 2.0。 就特厚板而言， 钢板在厚度方向上的均匀性直接关系钢材的性 能， 均匀的 组织是钢板正常使用及服役的安全保证。

[0048] 本发明对特厚 EH36板 1/2处性能进行了检测， 表 2， 从钢板拉伸性能来看， 钢板 屈服强度横向拉伸性能介于 380〜430MPa之间， 抗拉强度介于 550〜600MPa之间 ， 延伸率适中， 均在 GB712要求以上。 钢板 1/2厚度处拉伸性能略低于 1/4厚度处 ， 但差别不大。 各实施例钢板的低温冲击韧性如表 3所示， 钢板厚度 1/4处、 1/2 处的 -40°C的冲击韧性值≥60 J。

[0049] 表 2本发明各实施例拉伸性能

[]

表 3本发明各实施例冲击性能

除上述实施例外， 本发明还包括有其他实施方式， 凡采用等同变换或者等效替 换方式形成的技术方案， 均应落入本发明权利要求的保护范围之内。 本发明的实施方式

[0052] 在此处键入本发明的实施方式描述段落。

工业实用性

[0053] 在此处键入工业实用性描述段落。

序列表自由内容

[0054] 在此处键入序列表自由内容描述段落。