本發(fā)明屬于中厚板生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及到一種50～150mm厚高強(qiáng)度船板鋼EQ51厚板及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

EQ51鋼材是一種高強(qiáng)度船板鋼的型號(hào)，要求鋼板具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的低溫韌性。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與工業(yè)的發(fā)展，對(duì)能源的消耗日益增加，特別是我國(guó)作為石油進(jìn)口大國(guó)，對(duì)能源的需求及能源安全要求很高，而我國(guó)東海、南海等廣闊的海洋區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)藏著大量的石油及天然氣資源，同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步，海洋采油技術(shù)得到飛速發(fā)展,進(jìn)而對(duì)低溫高強(qiáng)韌性海洋平臺(tái)設(shè)備需求日益增加,同時(shí)該類(lèi)設(shè)備用鋼向大厚度、高強(qiáng)度、低裂紋敏感性、抗層狀撕裂性等方向發(fā)展的趨勢(shì)，使海洋平臺(tái)鋼的技術(shù)質(zhì)量要求日益提高,對(duì)鋼鐵制造業(yè)提出了新的要求。所以開(kāi)發(fā)高性能的海洋平臺(tái)用鋼對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高綜合國(guó)力具有重大意義。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于海洋平臺(tái)用鋼多數(shù)在E40以下，EQ51的使用量較少，這使得快速發(fā)展的高強(qiáng)海洋平臺(tái)用鋼具有巨大的市場(chǎng)潛力。因此開(kāi)發(fā)具有強(qiáng)度高、韌性好、低溫韌性?xún)?yōu)良、加工性能和焊接性能好、耐磨、耐腐蝕等特點(diǎn)的海洋平臺(tái)用鋼成為我們的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)摸索，獲得了一種生產(chǎn)50～150mm厚高強(qiáng)度船板鋼EQ51厚板及生產(chǎn)方法，從而完成了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種50～150mm厚高強(qiáng)度船板鋼EQ5厚板。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種生產(chǎn)高強(qiáng)度船板鋼EQ51厚板的生產(chǎn)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：該高強(qiáng)度船板鋼EQ51厚板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)：C：0.04～0.06、Si：0.10～0.15、Mn：0.9～0.95、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.020～0.045、Cr：0.31～0.39%、Mo：0.14～0.19、Cu：0.21～0.23%、Nb：0.075～0.085%、Ni：0.31～0.41%、Ca：0.0020～0.0030%，其它為Fe和殘留元素。

上述方法中，所生產(chǎn)的鋼板厚度為50～150mm厚度規(guī)格。

為得到上述鋼板，本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐冶煉、連鑄澆注、3800m寬厚板軋機(jī)軋制、調(diào)質(zhì)處理的方法生產(chǎn)EQ51鋼板。其工藝流程為：優(yōu)質(zhì)鐵水、KR鐵水預(yù)處理、100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24—60小時(shí)、推鋼式加熱爐、3800m軋機(jī)、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機(jī)、堆冷、調(diào)質(zhì)熱處理、精整、外檢、探傷、入庫(kù)。

KR鐵水預(yù)處理工藝：到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm，鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水S≤0.005%，保證脫硫周期22-26min、脫硫溫降≤20℃。

轉(zhuǎn)爐冶煉工藝：入爐鐵水S≤0.005%、P≤0.080%，鐵水溫度≥1350℃，鐵水裝入量誤差按±1t來(lái)控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，造渣堿度R按3.0-4.5控制，出鋼目標(biāo)P≤0.015%、C≥0.02-0.04%、S≤0.012%，出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度≤20mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中要求全程吹氬。

吹氬處理工藝：氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在190～290mm，離氬站溫度1540-1555℃。

LF精煉工藝：精煉過(guò)程中全程吹氬，吹氬強(qiáng)度根據(jù)不同環(huán)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。加入精煉渣料，堿度按4.0-6.0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉為主，加入量根據(jù)鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入。加熱過(guò)程根據(jù)節(jié)奏富余和溫度情況選擇適當(dāng)電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱15min、二加熱12min，二加熱過(guò)程中要求根據(jù)造渣情況，補(bǔ)加脫氧劑。離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1630±5℃。

VD精煉工藝：VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時(shí)間必須≥16min，破真空后軟吹6min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露。正常在線包抽真空時(shí)間：（抽真空前鋼水溫度—目標(biāo)離站溫度）/1.7min。覆蓋劑，保證鋪滿(mǎn)鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565±15℃。

連鑄工藝：澆注溫度按照1548-1555℃進(jìn)行控制，拉速按照0.62m/min控制

加熱工藝:加熱溫度及加熱時(shí)間如下：預(yù)熱段溫度900-1000℃，加熱段溫度1215-1235℃，保溫段溫度1200-1215℃，加熱速度15min/cm；

控軋控冷

結(jié)合煉鋼化學(xué)成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴(yán)格堅(jiān)持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開(kāi)軋溫度1050℃，一階段終軋溫度在970℃，待溫厚度為成品厚度的1.8倍，為精軋階段累計(jì)變形量及細(xì)化晶粒、位錯(cuò)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ)。二階段開(kāi)軋溫度950℃，二階段保證單道次壓下率≥15%，累計(jì)壓下率≥60%，確保變形滲透使奧氏體內(nèi)部晶粒被壓扁拉長(zhǎng)，增大晶界有效面積并有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點(diǎn)，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度765-775℃；

由于軋后緩冷易使晶粒長(zhǎng)大，并且組織中的Cr、Mo等合金固溶量有限，因此要控制適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，根據(jù)板厚的不同，軋后采用不同的層流冷卻，通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，確保冷卻速度控制在5-20℃/S，返紅溫度在620-630℃之間，然后送往矯直機(jī)矯直。

堆冷工藝:采用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，同時(shí)可大大降低鋼板中氫的含量，充分實(shí)現(xiàn)熱擴(kuò)散效果，改善鋼板探傷缺陷。鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度430℃，堆冷時(shí)間32小時(shí)。

本發(fā)明在原有的EQ51船板鋼的成分基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整EQ51中C、Mn、Cr、Nb、Mo、Ni等合金元素的含量和比例，并嚴(yán)格控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量，同時(shí)嚴(yán)格控制鋼錠裝爐溫度、軋鋼的加熱制度，軋制過(guò)程嚴(yán)格保證降低終軋溫度、軋制后采用ACC提高冷卻速度和軋后鋼板堆垛快速緩冷的方式，從而保證了EQ51鋼種50-150mm厚度鋼板的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

在冶煉過(guò)程中，嚴(yán)格控制鋼中P（磷）、S（硫）等有害元素，保證鋼水的純凈度基本達(dá)到潔凈鋼水平。在后續(xù)軋制加熱過(guò)程中，為保證軋制過(guò)程板型平整，適當(dāng)增加加熱溫度，嚴(yán)格控制加熱溫度確保加熱均勻，保證奧氏體晶粒均勻細(xì)小，軋制過(guò)程控制軋制速度確保充分返紅并通過(guò)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的TMCP軋制技術(shù)和鋼板堆垛緩冷技術(shù)以及調(diào)質(zhì)工藝，能夠保證EQ51鋼板性能需求。

本發(fā)明的有益效果在于：與傳統(tǒng)的EQ51生產(chǎn)工藝相比，確保了鋼板性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；同時(shí)解決了連鑄無(wú)法生產(chǎn)80mm以上鋼板的問(wèn)題，縮短了生產(chǎn)周期低生產(chǎn)能耗。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在傳統(tǒng)EQ51船板鋼的成分基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整EQ51中C、Mn、Mo、Cr合金元素的含量和比例，通過(guò)潔凈鋼冶煉，嚴(yán)格控制P、S含量，通過(guò)進(jìn)行嚴(yán)格的TMCP軋制技術(shù)，及調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)。具體成分設(shè)計(jì)為：C：0.04～0.06、Si：0.10～0.15、Mn：0.9～0.95、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.020～0.045、Cr：0.31～0.39%、Mo：0.14～0.19、Cu：0.21～0.23%、Nb：0.075～0.085%、Ni：0.31～0.41%、Ca：0.0020～0.0030%，其它為Fe和殘留元素；

本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐冶煉、連鑄澆注、3800m寬厚板軋機(jī)軋制、調(diào)質(zhì)處理的方法生產(chǎn)EQ51鋼板。其工藝流程為：優(yōu)質(zhì)鐵水、KR鐵水預(yù)處理、100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24—60小時(shí)、推鋼式加熱爐、3800m軋機(jī)、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機(jī)、堆冷、調(diào)質(zhì)熱處理、精整、外檢、探傷、入庫(kù)。

KR鐵水預(yù)處理工藝：到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度≤20mm，鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水S≤0.005%，保證脫硫周期22-26min、脫硫溫降≤20℃。

轉(zhuǎn)爐冶煉工藝：入爐鐵水S≤0.005%、P≤0.080%，鐵水溫度≥1350℃，鐵水裝入量誤差按±1t來(lái)控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，造渣堿度R按3.0-4.5控制，出鋼目標(biāo)P≤0.015%、C≥0.02-0.04%、S≤0.012%，出鋼過(guò)程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度≤20mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中要求全程吹氬。

吹氬處理工藝：氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在190～290mm，離氬站溫度1540-1555℃。

LF精煉工藝：精煉過(guò)程中全程吹氬，吹氬強(qiáng)度根據(jù)不同環(huán)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。加入精煉渣料，堿度按4.0-6.0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉為主，加入量根據(jù)鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入。加熱過(guò)程根據(jù)節(jié)奏富余和溫度情況選擇適當(dāng)電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱15min、二加熱12min，二加熱過(guò)程中要求根據(jù)造渣情況，補(bǔ)加脫氧劑。離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1630±5℃。

VD精煉工藝：VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時(shí)間必須≥16min，破真空后軟吹6min或不吹，軟吹過(guò)程中鋼水不得裸露。正常在線包抽真空時(shí)間：（抽真空前鋼水溫度—目標(biāo)離站溫度）/1.7min。覆蓋劑，保證鋪滿(mǎn)鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565±15℃。

連鑄工藝：澆注溫度按照1548-1555℃進(jìn)行控制，拉速按照0.62m/min控制

加熱工藝:加熱溫度及加熱時(shí)間如下：預(yù)熱段溫度900-1000℃，加熱段溫度1215-1235℃，保溫段溫度1200-1215℃，加熱速度15min/cm；

控軋控冷

結(jié)合煉鋼化學(xué)成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴(yán)格堅(jiān)持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開(kāi)軋溫度1050℃，一階段終軋溫度在970℃，待溫厚度為成品厚度的1.8倍，為精軋階段累計(jì)變形量及細(xì)化晶粒、位錯(cuò)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ)。二階段開(kāi)軋溫度950℃，二階段保證單道次壓下率≥15%，累計(jì)壓下率≥60%，確保變形滲透使奧氏體內(nèi)部晶粒被壓扁拉長(zhǎng)，增大晶界有效面積并有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點(diǎn)，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度765-775℃；

由于軋后緩冷易使晶粒長(zhǎng)大，并且組織中的Cr、Mo等合金固溶量有限，因此要控制適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，根據(jù)板厚的不同，軋后采用不同的層流冷卻，通過(guò)調(diào)整冷卻集管組數(shù)，確保冷卻速度控制在5-20℃/S，返紅溫度在620-630℃之間，然后送往矯直機(jī)矯直。

堆冷工藝:采用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，同時(shí)可大大降低鋼板中氫的含量，充分實(shí)現(xiàn)熱擴(kuò)散效果，改善鋼板探傷缺陷。鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度430℃，堆冷時(shí)間32小時(shí)。

結(jié)果分析

機(jī)械力學(xué)性能分析

成份及機(jī)械力學(xué)性能協(xié)議執(zhí)行(硬度HB280-330HB)，機(jī)械性能具體見(jiàn)下表。

本次試生產(chǎn)50～150mm厚EQ51共計(jì)15批，經(jīng)性能檢測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)要求并性能穩(wěn)定，低溫沖擊平均值在300J以上。

外檢

所研制的鋼板外檢，正品率100%，達(dá)到了預(yù)期效果。