大厚度海洋平臺用s355g10+n鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種海洋工程用結構鋼板，尤其是一種大厚度海洋平臺用S355G10+N鋼板及其生產方法。
【背景技術】
[0002]在我國海油氣資源開發，海洋工程裝備制造業是為海洋開發提供裝備的戰略性產業。預計到2020年全球海洋工程裝備市場投資將超過1200億元，其中平臺及海洋工程船舶投資約700億元，深水裝備投資占45%以上。目前國際海洋平臺用鋼主要級別為355，420，460MPa，我國尚無專用的海洋平臺用鋼標準，采用國外標準。EH36以下平臺用鋼基本實現國產化，占平臺用鋼量的90%，但關鍵部位所用大厚度、高強度鋼材仍依賴進口。
[0003]EN10225歐盟標準，規定了海洋平臺結構用鋼的化學成分、力學性能、焊接性能、無損探傷等。海洋工程用鋼板對鋼材的性能有比較特殊的要求，厚板應用量大，對厚度效應、Z向性能、抗疲勞和斷裂性能、低溫抗沖擊性能等都有嚴格規定。國內目前能夠生產適合于國家油田開采所需各類海洋平臺用鋼的鋼廠并不多，技術上采用低碳當量、微合金化、高純凈度、Ca處理、控制軋制等工藝。
[0004]隨著我國海洋開發的不斷發展，對海洋平臺用鋼的需求量不斷擴大，當前總用鋼量在300萬t以上。但關鍵部位所用超高強度、大厚度鋼板、抗層狀撕裂的Z向鋼和深海天然氣工程用的海底大壁厚深海用管線鋼等，國內只有個別鋼廠能夠生產，如舞鋼公司。大多鋼廠還處在研發試制階段，多數依賴進口。當前海洋平臺總用鋼量在300萬噸以上。隨著我國海洋開發的不斷發展，對海洋平臺用鋼的需求量還將不斷擴大。海洋平臺用鋼將是未來幾年國內鋼企重點研發和生產的產品。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種高性能的大厚度海洋平臺用S355G10+N鋼板；本發明還提供了一種大厚度海洋平臺用S355G10+N鋼板的生產方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所述鋼板化學成分的重量百分比為:C 0.08?
0.12%，Si 0.15 ?0.50%，Mn 1.40 ?1.65%，P 彡 0.015%，S 彡 0.005%，V 0.040 ?0.060%，Nb 0.020 ?0.030%，Al 0.020 ?0.050%，Ceq 彡 0.43%，Pcm 彡 0.22%，其余為 Fe 和不可避免的雜質。
[0007]本發明所述鋼板厚度為10mm?150mm。
[0008]本發明方法包括冶煉、澆鑄、加熱、軋制、冷卻和熱處理工序；所述鋼板化學成分的重量百分比如上所述。
[0009]本發明方法所述加熱工序:鋼錠在加熱爐內加熱，1000C以下升溫速度< 120°C /h，最高加熱溫度< 1240°C ;出爐后，將鋼錠軋制成鋼坯；鋼坯再次入加熱爐加熱，加熱系數彡10min/cm，最高加熱溫度< 1240°C，均熱段保溫時間大于90min。
[0010]本發明方法所述熱處理工序:加熱溫度920 °C ±10 °C，總加熱時間為2.0?2.4mi η/mnin
[0011]本發明方法所述澆鑄工序:采用錠模澆注，過熱度控制在20°C?50 °C。
[0012]本發明方法所述軋制工序:采用II型控軋工藝，第一階段軋制在950?1100°C之間，此階段道次壓下量為25?35%，累計壓下率多70% ;第二階段的開軋溫度< 900°C，終軋溫度< 820°C，累計壓下率彡30%。
[0013]本發明方法所述冷卻工序:乳制后的鋼板入ACC快速冷卻，返紅溫度650°C?7000C ;然后進行堆垛緩冷，堆垛時間48小時及以上。
[0014]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本發明在成分設計上采用采取低碳、高微合金化的設計思路，解決了碳、錳偏析問題以及高強度，高沖擊韌性和寬冷彎性能的要求；在低碳、低碳當量的條件下確保鋼板淬透性，具有良好的組織、綜合性能和焊接性能。本發明機械性能、焊接性能、加工性能良好，能夠滿足海洋工程裝備制造工廠施工工藝條件的要求。
[0015]本發明方法采用二次成材的生產方式可以使鋼材表面光潔，沒有污物、折皺、磷皮和銹斑；還可以達到鋼板不允許焊補的要求，控制好板形和表面質量。
[0016]本發明方法通過合理熱處理制度，得到鐵素體和珠光體組織；鋼板表面貝氏體層少，晶粒度8級以上，夾雜物等級在0.5級左右。
[0017]本發明方法產品具有以下優點:力學性能優良，屈服強度和抗拉強度較薄規格性能指標有較大富余量；低溫沖擊功高，_40°C沖擊功150焦以上，時效沖擊120J以上；Z向性能(斷面收縮率％)在50以上；碳當量在0.39?0.41，焊接敏感系數在0.19?0.21 ;鋼板最大厚度可達到150_。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0019]圖1是本發明實施例1鋼板1/4處的組織照片；
圖2是本發明實施例1鋼板1/2處的組織照片。
【具體實施方式】
[0020]本大厚度海洋平臺用S355G10+N鋼板采用下述成分配比以及生產方法:
本鋼板化學成分的重量百分比為:C 0.08?0.12%，Si 0.15?0.50%，Mn 1.40?
1.65%，P 彡 0.015%，S 彡 0.005%，V 0.040 ?0.060%，Nb 0.020 ?0.030%，Al 0.020 ?0.050%，Ceq ( 0.43%，Pcm ( 0.22%，其余為Fe和不可避免的雜質。鋼板厚度為100?150mm。
[0021](I)澆鑄工序:真空破壞后，采用相應錠型的錠模澆注，保證大厚度、大單重鋼板有足夠的壓下量和成材原料，過熱度控制在20°C?50°C。
[0022](2)鋼錠加熱工序:鋼錠成材需要二次成材軋制，鋼錠帶溫清理(多150°C)，確保清理到位，保證軋后鋼板質量。
[0023]執行II組鋼加熱制度，最高加熱溫度彡12400C，保證錠坯透燒均勻；鋼錠1000°C以下升溫速度< 120°C /h、彡1000°C升溫速度不限。
[0024]加熱出爐后，出鋼時用小吊牙，夾帽口出鋼，杜絕重邊焊補；鋼板表面質量要求嚴格，鋼錠出爐后加強高壓水除磷確保除盡鐵皮，保證表面質量良好。
[0025]鋼錠軋制成鋼坯后，鋼坯需要再次入爐加熱軋制；其鋼坯的加熱系數多1min/cm，最高加熱溫度< 1240°C，均熱段保溫時間大于90min。
[0026](3)軋制工序:采用II型控軋工藝，第一階段第一階段為奧氏體再結晶階段，乳制溫度為950?1100°C，此階段道次壓下量為25?35%，累計壓下率多70%，使奧氏體發生完全再結晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結晶階段，開軋溫度< 900°C，終軋溫度< 820°C，在這一階段內，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結晶的奧氏體內形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應盡量大，累計壓下率多30%。
[0027]軋制過程中，高溫段采用低速大壓下工藝軋制，改善內部質量，適當增加高溫段打水次數，減少氧化鐵皮壓入，確保鋼板表面光潔無鐵皮。
[0028](4)冷卻工序:軋后鋼板入ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度650°C?7000C ;軋后及時堆垛緩冷，堆垛溫度580°C，堆垛要求鋼板頭部或肩部盡可能對齊；堆垛時間48小時以上，達到時間方可拆垛、翻板、修磨；拆垛鋼溫多100°C時不允許探傷，嚴禁100°C以上打水降溫。
[0029](5)熱處理工序:為了確保鋼板良好的力學性能和表面質量，在熱處理過程中鋼板上下表面呈磨砂面，關注鋼板下表拋丸質量，若拋丸質量不合，要進行二次拋丸。天車吊鋼時盡量靠翻板機根部，防止表面劃傷。采用熱處理爐對鋼板進行正火處理，正火工藝:加熱溫度 9200C ±10°C，總加熱時間:2.0 ?2.4min/mm。
[0030]實施例1:本大厚度海洋平臺用S355G10+N鋼板采用下述成分配比以及生產方法。
[0031]本S355G10+N鋼板厚度為 150_，成分含量(wt)為:C 0.12%,Si 0.15%,Mn 1.63%、P 0.006%、S 0.001%、V 0.044%、Nb 0.028 %、A1 0.047%、Ceq 0.40%，Pcm 0.19%，其余為 Fe和不可避免的雜質。
[0032]本鋼板的生產方法如下:(1)澆鑄工序:保真空破壞后溫度在1548°C，然后采用33.4T扁錠模進行澆鑄，過熱度控制在40°C。
[0033](2)加熱工序:加熱工藝為:按II組鋼加熱制度，最高加熱溫度1239 °C，鋼錠1000°C以下升溫速度117°C /h,彡1000°C升溫速度不限。
[0034]鋼錠軋制成鋼坯后，鋼坯需要再次入爐加熱軋制；其鋼坯的加熱系數10min/cm，最高加熱溫度1233°C，均熱段保溫時間120min。
[0035](3)軋制工序:采用II型控軋工藝，第一階段軋制在1040°C，此階段道次壓下量為25?30%，累計壓下率81 %;第二階段開軋溫度為880°C，終軋溫度為810°C，累計壓下率65%。
[0036](4)水冷工序:經軋制后的鋼板在ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度為680°C;乳后及時堆垛緩冷，堆垛溫度580°C，堆垛時間65小時。拆垛鋼溫多100°C時不允許探傷，嚴禁100°C以上打水降溫。
[0037](5)熱處理工序:加熱溫度920°C，總加熱時間:2.2min/mm。
[0038]本S355G10+N鋼板軋成150mm鋼板的組織照片如圖1、圖2所示，鋼板組織均勻細小，組織晶粒度在9.0級，組織類型為:鐵素體+珠光體，以及少量的貝氏體，帶狀組織等級
0.5級。力學性能為:屈服強度390MPa，抗拉強度575MPa，屈強比=0.68，δ 5=29% ;_40°C沖擊功AKV (橫向，板厚1/2處):173、156、186J ;-40°C時效沖擊功AKV (橫向，板厚1/2處):123、146、166J ；Z 向:55、58、56%。
[0039]實施例2:本S355G10+N鋼板采用下述成分配比以及生產方法。
[0040]本S355G10+N 鋼板厚度為 130mm，成分含量為(wt):C 0.08%,Si 0.48%,Mn 1.40%,P 0.014%、S 0.004%、V 0.060%、Nb 0.022%、Al 0.020%、Ceq 0.40%，Pcm 0.19%，其余為 Fe和不可避免的雜質。
[0041]本鋼板的生產方法如下:(1)澆鑄工藝:保真空破壞后溫度在1546°C，然后采用31.4T扁錠模進行澆鑄，過熱度控制在30 °C。
[0042](2)加熱工藝:按II組鋼加熱制度，最高加熱溫度1231°C，保證錠坯燒透均勻；鋼錠1000°C以下升溫速度109°C /h,彡1000°C升溫速度不限。
[0043]鋼錠軋制成鋼坯后，鋼