CN112795840A

CN112795840A - 一种690MPa级钢板及其生产方法

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Publication number: CN112795840A
Application number: CN202011553331.XA
Authority: CN
Inventors: 赵喜伟; 李建朝; 赵国昌; 李�杰; 龙杰; 庞辉勇; 王九清; 张朋; 肖春江; 罗应明; 王通
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-05-14

Abstract

本发明一种690MPa级钢板，化学成分及其重量百分含量为：C：0.13～0.17%，Si≤0.50%，Mn：0.70～1.00%，P≤0.010%，S≤0.005%，Ni：0.50～0.60%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.20～0.40%，Nb：0.020～0.035%，Ti：0.010～0.030%，V：0.020～0.045%，B：0.0010～0.0020%，Al：0.020～0.050%，Ceq：0.60～0.66%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。本发明钢板内部组织均匀致密，强韧性匹配良好，耐大气腐蚀性能优良。

Description

一种690MPa级钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种690MPa级钢板及其生产方法。

背景技术

随着社会技术的飞速发展，人类对地球上各种资源的消耗急速增加，各国家开始对远洋的开发越来越重视，我国也大力发展开发海洋资源的关键设备技术，超高强海洋工程用钢一般用于建造海洋平台、石油钻进平台、自升式海洋平台桩腿、风电安装船等大型海洋钢结构件，随着工作海域的加深，海洋装备需要承受海上风浪、海洋暗流、大气侵蚀等严酷的服役环境，因此必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性等。冲击功要求-60℃低温韧性的F级690MPa大厚度钢板目前严重依赖进口，严重制约了我国海洋装备制造的发展，开发F级屈服强度690MPa级大厚度海工钢板对我国海洋工程用钢板的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种690MPa级钢板及其生产方法，钢板具有较高的强度和低温韧性，内部组织均匀，性能稳定，可广泛应用于各种大型海洋工程结构钢件上。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种690MPa级钢板，其特征在于，所述钢板化学成分及其重量百分含量为：C：0.13～0.17%，Si≤0.50%，Mn：0.70～1.00%，P≤0.010%，S≤0.005%，Ni：0.50～0.60%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.20～0.40%，Nb：0.020～0.035%，Ti：0.010～0.030%，V：0.020～0.045%，B：0.0010～0.0020%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质，其中碳当量Ceq：0.60～0.66%，Ceq计算公式为Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+（Ni+Cu）/15。

各元素的作用及配比依据如下：

C：0.13～0.17%，碳对钢的各种性能都有明显的影响，特别是钢的强度、冲击韧性、焊接性能。碳含量过低会使钢的硬度低，强度低，也会增大冶炼控制难度；碳含量过高，又会使钢的冲击韧性降低，降低焊接性等。

Si：≤0.50%，硅是炼钢过程中主要的还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，但是硅含量超过0.50%时，会造成钢的韧性下降，同时降低钢的焊接性能，因此本发明硅含量控制在≤0.50%。

Mn：0.70～1.00%，锰的成本低廉，是良好的脱氧剂和脱硫剂，能增加钢的韧性、强度、硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；但是锰含量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能，以及偏析比较严重。

P≤0.010%，一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使冷弯性能变坏，在控制成本合理的情况下，尽量降低磷含量。

S≤0.005%，硫也是钢中的有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时容易产生裂纹，在经济效益下应尽量降低钢中硫的含量。

Ni：0.50～0.60%，镍能提高钢的强度，同时也能增强钢的塑性和韧性，但是金属镍属于稀缺资源，价格比较高，本发明尽量降低镍的含量。

Cr：0.90～1.10%，铬也是提高钢耐候性的有效元素，因此需要添加一定量的铬含量，铬属于贵金属元素，含量过高除了增加合金成本外，还会影响钢的韧性，且钢的焊接性能也变差。

Mo：0.20～0.40%，钼对强度、塑性和低温冲击韧性均有较大提高，这是由于Mo固溶于铁素体和奥氏体时，可使钢的C曲线右移，从而显著提高钢的淬透性；而且钼能显著提高钢的再结晶温度，钢中增加一定量的钼，也能提高钢的强韧性。

Nb：0.020～0.035%，铌能促进钢显微组织的晶粒细化，同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效细化显微组织，并通过析出强化提高钢淬透性，降低钢的过热敏感性及回火脆性，改善焊接性能。

V：0.020～0.045%，钒是钢的良好脱氧剂，在钢中能细化晶粒，提高钢的强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

Ti：0.010～0.030%，钛是一种强烈的碳氮化合物形成元素，碳氮化合物具有较高的熔点，有阻碍加热时奥氏体晶粒长大的作用，另外钛也能细化晶粒提高钢板焊接性能的作用。

B：0.0010～0.0020%，硼是提高钢的淬透性最为显著的元素，含量过高或者过低均对淬透性不利，过高的硼含量将增大钢板焊接裂纹敏感性而且使钢板的焊接性降低，因此本发明控制其含量在0.0010-0.0020%。

Al：0.020～0.050%，铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

进一步的，所述钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度770～940MPa，V型纵向-60℃冲击功≥100J。

本发明一种690MPa级钢板的生产方法，包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，其特征在于，所述炼钢工序，钢液通过VD炉进行精炼，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入，加入时掺入部分铝粒。

进一步的，硼铁在VD炉吹氩口附近投入钢液中。

VD炉吹氩口是VD炉的底吹氩装置，硼铁在吹氩口附近加入钢液中，有利于硼快速均匀的溶于钢液中。

进一步的，炼钢工序钢液在VD炉精炼前进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌3～5min，钛铁在精炼后期加入，要求白渣保持≥20min，脱氧后控制在50min以内精炼结束吊包。

进一步的，所述轧制工序，第一阶段开轧温度1040～1100℃，每道次压下率20～30%；第二阶段开轧温度850～880℃，终轧温度800～820℃。

进一步的，所述轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度≤1250℃，总加热时间10≥min/mm。

进一步的，所述热处理工序，淬火温度920－940℃，淬火加热时间1.9－2.1 min/mm；回火温度620－640℃，回火加热时间4.0－4.5min/mm。

进一步的，所述热处理工序，淬火加热后进行水冷，水温≤30℃，辊速1.8－2.2m/min。

本发明一种690MPa级钢板的生产方法，通过LF炉精炼、VD炉真空处理过程的控制，保证钢水良好脱氧，降低钢水中内部夹杂物的产生，提高钢水的纯净度；采用控制轧制工艺和合适的调质热处理工艺，使钢板具体良好的综合性能。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明钢板内部组织均匀致密，强韧性匹配良好，耐大气腐蚀性能优良，可广泛应用于建造海洋平台、石油钻进平台、自升式海洋平台桩腿、风电安装船等大型海洋钢结构件，应用前景广阔，并且本发明钢板总体贵金属元素含量相对较少，成本低，市场竞争力强。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

一种690MPa级钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格为75mm，其生产方法如下：

生产过程包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，炼钢工序钢液进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌3min，钛铁在精炼后期加入，白渣保持22min，脱氧后30min精炼结束吊包。LF精炼之后在VD炉进行真空处理，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入在VD炉吹氩口附近投入钢液中，加入时掺入部分铝粒。轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度1250℃，总加热时间10.5min/mm，第一阶段开轧温度1060℃，每道次压下率26％；第二阶段开轧温度860℃，终轧温度820℃。热处理工序，淬火温度932℃，淬火加热时间1.9 min/mm，淬火加热后进行水冷，水温28℃，辊速1.8m/min；回火温度638℃，回火加热时间4.5min/mm。

实施例2

一种690MPa级钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格为60mm，其生产方法如下：

生产过程包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，炼钢工序钢液进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌4min，钛铁在精炼后期加入，白渣保持20min，脱氧后50min精炼结束吊包。LF精炼之后在VD炉进行真空处理，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入在VD炉吹氩口附近投入钢液中，加入时掺入部分铝粒。轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度1247℃，总加热时间10min/mm，第一阶段开轧温度1100℃，每道次压下率30％；第二阶段开轧温度850℃，终轧温度800℃。热处理工序，淬火温度940℃，淬火加热时间1.94 min/mm，淬火加热后进行水冷，水温30℃，辊速1.9m/min；回火温度640℃，回火加热时间4.0min/mm。

实施例3

一种690MPa级钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格为65mm，其生产方法如下：

生产过程包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，炼钢工序钢液进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌5min，钛铁在精炼后期加入，白渣保持23min，脱氧后45min精炼结束吊包。LF精炼之后在VD炉进行真空处理，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入在VD炉吹氩口附近投入钢液中，加入时掺入部分铝粒。轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度1244℃，总加热时间11min/mm，第一阶段开轧温度1040℃，每道次压下率20％；第二阶段开轧温度854℃，终轧温度810℃。热处理工序，淬火温度930℃，淬火加热时间1.98 min/mm，淬火加热后进行水冷，水温29℃，辊速2.0m/min；回火温度630℃，回火加热时间4.2min/mm。

实施例4

一种690MPa级钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格为90mm，其生产方法如下：

生产过程包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，炼钢工序钢液进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌3.4min，钛铁在精炼后期加入，白渣保持21min，脱氧后40min精炼结束吊包。LF精炼之后在VD炉进行真空处理，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入在VD炉吹氩口附近投入钢液中，加入时掺入部分铝粒。轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度1239℃，总加热时间11.2min/mm，第一阶段开轧温度1085℃，每道次压下率22％；第二阶段开轧温度865℃，终轧温度817℃。热处理工序，淬火温度935℃，淬火加热时间2.03 min/mm，淬火加热后进行水冷，水温27℃，辊速2.1m/min；回火温度635℃，回火加热时间4.1min/mm。

实施例5

一种690MPa级钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格为82mm，其生产方法如下：

生产过程包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，炼钢工序钢液进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌3.8min，钛铁在精炼后期加入，白渣保持24min，脱氧后44min精炼结束吊包。LF精炼之后在VD炉进行真空处理，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入在VD炉吹氩口附近投入钢液中，加入时掺入部分铝粒。轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度1232℃，总加热时间10.2min/mm，第一阶段开轧温度1076℃，每道次压下率24％；第二阶段开轧温度880℃，终轧温度815℃。热处理工序，淬火温度936℃，淬火加热时间2.07 min/mm，淬火加热后进行水冷，水温26℃，辊速2.2m/min；回火温度632℃，回火加热时间4.3min/mm。

实施例6

一种690MPa级钢板，钢板化学成分及其重量百分含量见表1。钢板轧制规格为80mm，其生产方法如下：

生产过程包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，炼钢工序钢液进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌4.6min，钛铁在精炼后期加入，白渣保持25min，脱氧后35min精炼结束吊包。LF精炼之后在VD炉进行真空处理，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入在VD炉吹氩口附近投入钢液中，加入时掺入部分铝粒。轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度1228℃，总加热时间10.8min/mm，第一阶段开轧温度1094℃，每道次压下率28％；第二阶段开轧温度871℃，终轧温度804℃。热处理工序，淬火温度920℃，淬火加热时间2.1 min/mm，淬火加热后进行水冷，水温25℃，辊速2.04m/min；回火温度620℃，回火加热时间4.4min/mm。

表1

对实施例1－6钢板力学性能进行检测，检测位置为钢板厚度方向1/2处和厚度方向1/4处，检测项目为抗拉强度、屈服强度、-60℃纵向冲击功，检测结果见表2。

表2

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种690MPa级钢板，其特征在于，所述钢板化学成分及其重量百分含量为：C：0.13～0.17%，Si≤0.50%，Mn：0.70～1.00%，P≤0.010%，S≤0.005%，Ni：0.50～0.60%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.20～0.40%，Nb：0.020～0.035%，Ti：0.010～0.030%，V：0.020～0.045%，B：0.0010～0.0020%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质，其中碳当量Ceq：0.60～0.66%，Ceq计算公式为 Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+（Ni+Cu）/15。

2.根据权利要求1所述的一种690MPa级钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度≥690MPa，抗拉强度770～940MPa，V型纵向-60℃冲击功≥100J。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种690MPa级钢板的生产方法，包括炼钢、连铸、轧制、热处理工序，其特征在于，所述炼钢工序，钢液通过VD炉进行精炼，VD炉精炼过程，硼铁在真空处理前加入，加入时掺入部分铝粒。

4.根据权利要求3所述的一种690MPa级钢板的生产方法，其特征在于，硼铁在VD炉吹氩口附近投入钢液中。

5.根据权利要求3所述的一种690MPa级钢板的生产方法，其特征在于，炼钢工序钢液在VD炉精炼前进行LF炉精炼，LF炉精炼过程，整个过程确保吹氩良好，合金加入后大氩气搅拌3～5min，钛铁在精炼后期加入，要求白渣保持≥20min，脱氧后控制在50min以内精炼结束吊包。

6.根据权利要求3所述的一种690MPa级钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，第一阶段开轧温度1040～1100℃，每道次压下率20～30%；第二阶段开轧温度850～880℃，终轧温度800～820℃。

7.根据权利要求3所述的一种690MPa级钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，连铸坯在连续炉加热，加热温度≤1250℃，总加热时间≥10min/mm。

8.根据权利要求3所述的一种690MPa级钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，淬火温度920－940℃，淬火加热时间1.9－2.1 min/mm ；回火温度620－640℃，回火加热时间4.0－4.5min/mm。

9.根据权利要求8所述的一种690MPa级钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，淬火加热后进行水冷，水温≤30℃，辊速1.8－2.2m/min。