[发明专利]一种屈服强度≥450MPa的海洋工程用钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种屈服强度≥450MPa的海洋工程用钢及其制备方法，其化学组分和质量百分比含量为：C 0.052‑0.11%，Si 0.14‑0.23%，Mn 1.1‑1.9%，P≤0.015%，S≤0.004%，Cr 0.51‑0.73%，其余为Fe和不可避免的杂质，制备时，首先在铁水罐中调节各化学组分的质量百分比，再进行铁水脱硫、转炉脱磷与合金化、精炼脱硫、炉外吹Ar精炼以及铸坯、再分粗轧和精轧两个阶段进行轧制，最后浇水快速冷却即可；本发明的海洋工程用钢化学成分和生产工艺简单，生产成本低，综合力学性能优良，在海洋环境下稳定性好，具有良好的应用和推广前景。

技术领域

本发明涉及合金结构钢制造技术领域，具体是一种屈服强度≥450MPa的海洋工程用钢及其制备方法。

背景技术

海洋工程钢结构的稳定性常用“刚度”来评定，刚度=强度×厚度，刚度越高，钢结构的稳定性越好，能够抗击海洋环境飓风、海浪等外力作用。钢材厚度的增加导致加工难度加大，尤其在焊接过程中，需要预热，致使工作环境恶劣，而且，焊接接头容易出现裂纹等缺陷，质量和性能难于保证，存在安全隐患。目前海洋工程用钢多采用屈服强度为345MPa级别的钢种建造，为了保证钢结构的稳定性，不得不将钢材的厚度提高到80mm以上，厚度增加导致钢材在冷弯等加工过程中对制造工艺装备提出了更高的要求，由于厚度大，钢板对应两边变形量差异较大，受拉应力的外边容易产生裂纹，废品率高。若采用高强度级别如屈服强度≥450MPa的钢种建造海洋工程钢结构，钢板厚度可降低30%，对钢板的加工变得更加容易，加工后的钢材质量及性能得到保障，尤其在焊接加工过程中，由于钢板较薄，不用预热，焊工的工作环境得到改善，焊接接头的质量和性能优良，建造的海洋工程钢结构安全性得到保障。

中国发明专利申请，申请号为CN201110341100.7公开了一种80mm厚低压缩比海洋工程用钢板及其制造方法，该钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.12～0.16%，Si 0.20～0.40%，Mn 1.20～1.60%，P≤0.010%，S≤0.003%，Nb 0.025～0.050%，V 0.030～0.050%，Ti 0.010～0.020%，Cr≤0.20%，Ni 0.10～0.40%，Cu≤0.20%，Mo≤0.08%，Al 0.0250～0.050%，O≤20ppm，N≤40ppm，H≤3ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。采用控轧控冷工艺，轧前加热温度1180℃～1250℃，粗轧温度1000～1100℃，精轧开轧温度850～880℃；轧后层流冷却，终冷温度640～680℃，冷却速率5～15℃/s；进行正火处理，正火温度为890～910℃，升温速率为1.4min/mm，保温时间为50～90min，得到的钢具有高强度、良好的Z向抗层状撕裂性能和高塑性等特点。该技术不足之处在于化学成分复杂，操作难度大，添加了昂贵合金元素V、Ni、Mo等，生产成本高，且经890～910℃正火热处理后，屈服强度不能够达到450MPa。

中国发明专利，专利号为CN201110359475.6公开了一种超高强度海洋工程结构用钢板及其生产方法，成分为：C 0.05-0.13%，Si 0.1-0.4%，Mn 0.7-1.7%，Al 0.01-0.04%，Nb0.02-0.05%，V 0-0.05%，Ti 0.008-0.02%，Cr 0-0.6%，Mo 0.2-0.4%，Ni 0.15-0.8%，Cu 0-0.5%，B 0-0.0011%，P＜0.01%，S＜0.005%，O＜0.0010%，N＜0.005%，H＜0.00015%，Nb+V+Ti≤0.12%，其余为Fe和不可避免杂质。针对不同厚度规格采用不同的化学成分、轧制及热处理工艺参数，生产工艺包括铁水脱硫、转炉顶底复吹、真空处理、连铸、控轧控冷、淬火、回火。优点在于，生产成本较低，综合力学性能满足海洋工程用钢对各项力学性能的要求。但存在含有昂贵合金元素，原材料成本高，生产工序复杂，流程长，能源消耗高，环境不友好。