【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料制備，特別涉及到一種超高強高韌性海洋工程用鋼及其生產方法。
技術介紹
1、海洋裝備制造用鋼在面對復雜海洋環境如波浪、溫度、濕度和鹽度時，要求鋼材具備更高的耐腐蝕和抗疲勞性能。如要具有較高的強度、更大的厚度、良好的z向性能，同時還要具有較好的低溫沖擊韌性、耐腐蝕性和抗疲勞性能現有鋼材很難同時滿足上述性能要求，因此，需要制造一種高強度、同時具有優異的低溫韌性、耐腐蝕性及抗疲勞性能的鋼板。
2、專利“一種980mpa級熱軋鐵素體貝氏體雙相鋼及其制造方法”，申請號201610450203.x，公開了一種微觀組織為鐵素體+貝氏體，鐵素體平均晶粒尺寸為5～10μm，貝氏體等效晶粒尺寸≤20μm，鋼的屈服強度≥600mpa，抗拉強度≥980mpa，延伸率≥15％，其表現出優異的強度、塑性和韌性，同時具有較低的屈強比，可應用于車輪等需要良好成形性能和高強減薄的部位，但用于汽車車輪的一般規格較薄，且低溫韌性不足，也不涉及腐蝕性能，無法滿足深海環境使用。
3、專利“一種低溫韌性優異的fh690級海工鋼及其制造方法”，申請號202110788240.2，公開了一種最大厚度50mm、低溫韌性優異的fh690級海工鋼及其制造方法，鋼板屈服強度≥690mpa，抗拉強度770～940mpa，斷后延伸率≥14％，低溫韌性-60℃沖擊功≥100j，但其最大厚度只有50mm，且未解決耐腐蝕問題，不能滿足海洋工程建設需要。
4、專利“一種690mpa級高強鋼及其制造方法”，申請號202110729125.8，
5、專利“一種工程用抗腐蝕疲勞鋼及其制備方法”，申請號：202110068169.0，公開了一種工程用抗腐蝕疲勞鋼，該鋼在e690鋼主元素(c：0.04％～0.07％、si：0.20％～0.26％、mn：1.45％～1.60％、p≤0.01％、s≤0.015％、cr：0.44％～0.50％)的基礎下，進行元素調控及特征元素添加，其中，cu：0.28％～0.66％、ni：0.76％～1.55％、sb：0.03％～0.12％，其余為fe和不可避免的雜質，其腐蝕疲勞強度提高可達52％，但是沒有評價鋼的低溫韌性。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提出一種超高強高韌性海洋工程用鋼及其生產方法，以低碳低合金化為基本特征，復合添加mo、cr、ni、co等多元合金強化元素和v、n析出強化元素，添加p、al和sb、sn為基本特點，提高鋼板的強度、低溫韌性，同時具有較好的耐蝕性能和抗疲勞性能，解決了現有海洋工程用鋼板強度偏低、低溫沖擊韌性差、耐腐蝕性能和抗疲勞性不足的問題。
2、本專利技術以低溫韌性優異、高強和耐腐蝕、抗疲勞的鋼板為基本特征，在本專利技術中，鋼板化學成分的含量，c：0.02％～0.07％、si：0.10％～0.25％、mn：1.75％～2.50％、p：0.022％～0.026％、s：≤0.008％、nb：0.06％～0.08％、v：0.08％～0.085％、ti：0.045％～0.055％、mo：0.20％～0.35％、cr：1.60％～1.80％、ni：1.60％～1.80％、co：0.40％～0.52％、als：0.035％～0.045％、n：0.015％～0.016％、cu：0.52％～0.55％、sn：0.03％～0.05％、sb：0.03％～0.05％、b：0.0008％～0.001％，其中，0.08≤(nb+v+ti)/mn≤0.12、2.0≤si/al≤7.0、(cu+p+co)/cr≥0.55、3.2≤cr/co≤4.5、ni/cr≥0.93、36nb/mn≥0.95、(nb+v+ti+als)/n≥14、ni/cu≥3、ti/b≥45，其余為fe以及不可避免的雜質。
3、本專利技術所以選擇以上合金元素種類及其含量，是因為各元素在提高海洋工程用鋼的鋼材強度、韌性、耐腐蝕性及抗疲勞性中的作用：
4、c：c與cr可形成合金滲碳體(fe·cr)3c，又能形成碳化物，如cr7c3、cr23c6等，這些碳化物的熔點、硬度、耐磨性以及穩定性都比fe3c高，可提高鋼材強度。c與v、nb、ti等強碳化物形成元素，會優先形成vc、nbc、tic等碳化物，它們的穩定性最高，熔點、硬度、耐磨性也最高。c是最有效提高鋼板強度的元素，當其含量低于0.02％將會大幅度降低鋼板的強度，但c對鋼材低溫韌性、延伸率及焊接性影響很大，從改善鋼材韌性、耐蝕性、抗疲勞性及焊接性角度，鋼中c含量應控制得適當低一些。因此本專利技術c含量選擇在0.02％～0.07％。
5、si：si是煉鋼脫氧的必要元素，具有一定固溶強化的作用，si雖然能夠提高鋼板的強度，但是si降低馬氏體相變臨界冷卻速度，嚴重損害超高強度鋼板的低溫韌性、延伸率及焊接性，si不僅促進m-a島形成，而且形成的m-a島尺寸較為粗大、分布不均勻，嚴重損害焊接熱影響區(haz)韌性，因此鋼中的si含量應盡可能控制得低。一定的si含量可有效提高鋼材耐海洋腐蝕性能，si與al復合添加可提高抗蝕和抗高溫氧化能力。本專利技術si含量控制在0.10％～0.25％，2.0≤si/al≤7.0。
6、mn：mn是提高強度和韌性的主要元素，能顯著提高鋼淬透性，成本十分低廉，是鋼中的主要添加元素。當c含量較低時，較高的mn含量可有效提高鋼的淬透性，通過組織細化以及促進貝氏體轉變從而提高鋼板的強度，同時具有優良的低溫韌性。mn擴大奧氏體區范圍，促進晶粒增大，故需復合添加細化晶粒元素nb、v、ti，以促進晶粒細化，改善鋼材疲勞性能，但mn在鋼水凝固過程中容易發生偏析，加重鑄坯中心部位的偏析與疏松，導致超高強度鋼板低溫韌性低下和焊接接頭出現裂紋，需通過優化連鑄工藝和加熱工藝進行改善。本專利技術mn的含量選擇在1.75％～2.50％，0.08≤(nb+v+ti)/mn≤0.12。
7、p：p在鋼中固溶強化作用強，作為合金元素加入低合金結構鋼中，能提高其強度和鋼的耐大氣腐蝕性能，其含量≥0.02％時可顯著提高耐腐蝕性能，但其含量過大時會給母材的低溫韌性和焊接熱影響區韌性造成不利影響，所以其含量應盡可能地控制在合理范圍。本專利技術p含量控制在0.022％～0.026％。
8、s：s在鋼中偏析嚴重，惡化鋼的質量。s是夾雜物形成元素，形成fes、mns等夾雜從而使鋼材延性降低，且夾雜物附近會成為腐蝕的發源地，不利于鋼板的耐腐蝕性能，且fes因熔點低易在晶界熔化，削弱了晶粒間的結合力，導致鋼的熱脆，因此應加入一定的錳元素，可使其形成熔點較高且具有變形能力的mns。因此，本專利技術s含量應≤本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，鋼板化學成分的含量為，C：0.02％～0.07％、Si：0.10％～0.25％、Mn：1.75％～2.50％、P：0.022％～0.026％、S：≤0.008％、Nb：0.06％～0.08％、V：0.08％～0.085％、Ti：0.045％～0.055％、Mo：0.20％～0.35％、Cr：1.60％～1.80％、Ni：1.60％～1.80％、Co：0.40％～0.52％、Als：0.035％～0.045％、N：0.015％～0.016％、Cu：0.52％～0.55％、Sn：0.03％～0.05％、Sb：0.03％～0.05％、B：0.0008％～0.001％，其中，0.08≤(Nb+V+Ti)/Mn≤0.12、2.0≤Si/Al≤7.0、(Cu+P+Co)/Cr≥0.55、3.2≤Cr/Co≤4.5、Ni/Cr≥0.93、36Nb/Mn≥0.95、(Nb+V+Ti+Als)/N≥14、Ni/Cu≥3、Ti/B≥45，其余為Fe以及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，成品鋼板最大
3.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，鋼板Z向性能≥35％。
4.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，鋼的屈服強度在950～985MPa之間，伸長率≥20％，峰值應力為470MPa載荷下，疲勞壽命大于200萬次，-60℃沖擊功≥150J。
5.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，耐海洋大氣腐蝕速率<0.09mm/a。
6.一種權利要求1～5任一項所述的超高強高韌性海洋工程用鋼的生產方法，包括冶煉、板坯連鑄、鑄坯快速冷卻、鑄坯加熱、軋制、兩次淬火和回火熱處理，其特征在于，連鑄坯拉坯速度控制在0.8～1.2m/min，二冷水比水量0.80～1.0m3/t，重壓下的壓下量為15.0～20.0mm；連鑄坯快速冷卻開冷溫度為950～1000℃，冷卻速度9.0～12.0℃/s，冷卻至720～750℃后進入緩冷坑緩冷，再以3.0～10.0℃/h冷卻速度冷卻至150℃以下；鑄坯加熱采用分段加熱工藝，爐溫600～650℃時入爐，保溫2.0～3.0h，950℃以下采用慢速加熱工藝，熱速度控制在6～8℃/min，加熱至950℃保溫30～40min，950℃以上采用快速升溫，加熱速度控制在12～20℃/min，加熱至1200～1220℃進行均溫，保溫時間2.0～4.0h；鑄坯經兩階段軋制成成品鋼板，第一階段采用高溫慢軋、大壓下量的工藝，軋制速度0.80～1.00m/s，前三道次每道次壓下量≥35mm，軋制過程中每道次間采用軋機冷卻水進行冷卻，終軋溫度1000～1030℃，待溫坯料厚度為1.5～2.0倍成品厚度，冷卻速度8.0～10.0℃/s，冷卻至第二階段開軋溫度以上15～25℃，第二階段開軋溫度880～900℃，軋制速度1.2～1.6m/s，終軋溫度810～840℃，然后空冷至室溫。
7.根據權利要求6所述的超高強高韌性海洋工程用鋼的生產方法，其特征在于，冶煉過程中，先將鐵水進行脫硫預處理，脫硫后鐵水中S≤0.0025％，采用爐頂底復合吹煉工藝，轉爐出鋼溫度為1630～1650℃，之后進行喂Si-Ca線處理，Ca含量控制在0.0015％～0.0025％；然后進行RH處理，RH處理時間30～35min，RH處理時全程吹氮，搬出前凈循環時間6～10min，在RH處理結束前加入Sb和Sn元素，保證加入量為目標控制量的1.2～1.3倍。
8.根據權利要求6所述的超高強高韌性海洋工程用鋼的生產方法，軋制后鋼板進行兩次淬火及回火熱處理，一次淬火溫度為880～910℃，保溫時間1.2～1.5min/mm，二次淬火溫度為850～870℃，保溫時間1.5～2.0min/mm，回火溫度為550～600℃，保溫時間2.5～3.5min/mm。
...【技術特征摘要】
1.一種超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，鋼板化學成分的含量為，c：0.02％～0.07％、si：0.10％～0.25％、mn：1.75％～2.50％、p：0.022％～0.026％、s：≤0.008％、nb：0.06％～0.08％、v：0.08％～0.085％、ti：0.045％～0.055％、mo：0.20％～0.35％、cr：1.60％～1.80％、ni：1.60％～1.80％、co：0.40％～0.52％、als：0.035％～0.045％、n：0.015％～0.016％、cu：0.52％～0.55％、sn：0.03％～0.05％、sb：0.03％～0.05％、b：0.0008％～0.001％，其中，0.08≤(nb+v+ti)/mn≤0.12、2.0≤si/al≤7.0、(cu+p+co)/cr≥0.55、3.2≤cr/co≤4.5、ni/cr≥0.93、36nb/mn≥0.95、(nb+v+ti+als)/n≥14、ni/cu≥3、ti/b≥45，其余為fe以及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，成品鋼板最大厚度可達到100mm。
3.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，鋼板z向性能≥35％。
4.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，鋼的屈服強度在950～985mpa之間，伸長率≥20％，峰值應力為470mpa載荷下，疲勞壽命大于200萬次，-60℃沖擊功≥150j。
5.根據權利要求1所述的超高強高韌性海洋工程用鋼，其特征在于，耐海洋大氣腐蝕速率<0.09mm/a。
6.一種權利要求1～5任一項所述的超高強高韌性海洋工程用鋼的生產方法，包括冶煉、板坯連鑄、鑄坯快速冷卻、鑄坯加熱、軋制、兩次淬火和回火熱處理，其特征在于，連鑄坯拉坯速度控制在0.8～1.2m/min，二冷水比水量0.80～1.0m3/t，重壓...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李文斌，張坤，羅軍，肖青松，應傳濤，王剛，韓旭，楊靜，王曉航，劉碩，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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