一种高性能R4系泊链钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能R4系泊链钢及其制备方法，其主要成分及对应质量百分比为：C0.12~0.24，Mn0.10~0.55，Si0.15~0.35，Cr0.60~3.50，Mo0.35~0.75，N≤0.006，Ni0.40~4.50，Cu≤0.50,S≤0.005，P0.005~0.025，O≤0.0015，H≤0.00015，余量为Fe和不可避免杂质。制备方法，包括如下步骤：1)按照上述出钢目标成分配比，采用电炉或转炉初炼，经炉外精炼，真空脱气后浇注成钢锭或连铸坯；锭、坯的截面积与成品圆钢截面积之比大于7；2).连铸坯或钢锭浇注后热送加工或缓冷转移至热加工工序或200～700℃保温空冷后再转移至热加工工序；3）连铸坯或钢锭加热，加热炉初始温度≤900℃，升温速度≤150℃/h，至1100～1300℃后保温40分钟以上；4）圆钢经砂轮磨剥和检查后，无深于0.20mm的表面缺陷即可。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能R4系泊链钢及其制备方法
本专利技术属于低合金钢领域，具体涉及一种高性能R4系泊链钢及其制备方法。
技术介绍
系泊链钢按其强度级别可以分为三级(R3)、四级(R4)、五级(R5)。其链环整体调质后的强度级别分别为690Mpa、860Mpa、1000Mpa。而且需要具有高的塑性、韧性及屈强比≤0.92的安全性要求。目前各国船级社认可的最高级别的系泊链钢为R5级。近年来，随着海洋资源的深入开发，在全球范围内，深海采油、海洋勘探等用途的海洋设施的增多，对系泊这些设施的60～160mm大直径系泊链的需求也日益增加。虽然海洋设施趋于大型化、高强化，然而由于其装载重量的限制，链径不可能任意扩大。然而，仅仅使用提高链钢的强度性能水平，非但难以全面获得诸如裂纹敏感性、低热处理敏感性、低质量效应、高强韧性、低屈强比和母材/焊缝强度差和焊缝韧性等基本工艺性能和力学性能，更难以逾越的技术障碍是强度大时，钢制系泊链在海洋环境中容易因微量环境氢气的入侵而发生环境敏感裂纹。使用专利申请号201010516347.3，“海洋采油平台R4S级系泊链条用钢及其制造”试生产的控制Mn(实际是87mm)圆钢制链，该说明书介绍经960℃水冷-580℃水冷的链环，其基体抗拉强度为1025MPa，而相同链环焊缝性能仅为911MPa，即链环与焊缝的抗拉强度差值超过110MPa，经960℃水冷-590℃水冷的链环，回火温度仅比580℃提高10℃，抗拉强度却急降85MPa，仅有940MPa，屈强比却反而超过0.92，均不符合R4S级链的性能标准，而且规定回火温度为570～590℃，温度范围极窄，热处理敏感性却很高，焊缝性能低，难以用于工业规模制造高强度链。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高性能大规格(φ：60～160mm)的R4系泊链钢及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种高性能R4系泊链钢，其成分质量百分比为：C：0.24～0.28％，Mn0.70～1.55％，Si：0.25～0.38％，Cr：1.60～2.50％，Mo：0.23～0.75％，N≤0.006％，Ni：0.40～1.50％，Cu≤0.150％，S≤0.005％，P：0.005～0.025％，O≤0.0035％，H≤0.0005％，余量为Fe和不可避免杂质。作为申请的优选技术方案，所述高性能海洋系泊链钢的淬火温度为900-980℃，回火温度为600～650℃。作为申请的优选技术方案，还包括V、Al、Nb、Ti、Ca的一种或一种以上微合金化元素，其含量为V：0.05～0.25％，Al：0.05～0.1％，Nb：0.005～0.02％，Ti：0.05～0.20％，Ca：0.005～0.04％，，Sn+Sb+As≤0.035％，均以质量百分比计。上述高性能R4系泊链钢的制备方法，包括如下步骤：1)按照上述出钢目标成分配比，采用电炉或转炉初炼，经炉外精炼，真空脱气后浇注成钢锭或连铸坯；锭、坯的截面积与成品圆钢截面积之比大于7；2).连铸坯或钢锭浇注后热送加工或缓冷转移至热加工工序或200～700℃保温空冷后再转移至热加工工序；3)连铸坯或钢锭加热，加热炉初始温度≤900℃，升温速度≤150℃/h，至1100～1300℃后保温40分钟以上；4)圆钢经砂轮磨剥和检查后，无深于0.20mm的表面缺陷即可。作为申请的优选技术方案，所述步骤(3)可以按照以下3种方法任意一种加工成直径60～160mm的圆钢：a.经初轧机开坯，缓冷；钢坯表面在800～500℃温度区间的冷却速度≤180℃/h；如果初轧开坯后钢坯表面在800～500℃温度区间的冷却速度>180℃/h，钢坯在24小时以内加热轧制成品圆钢，否则≥600℃消应力处理；经初轧开坯后的初轧坯在1150～1200℃加热后热轧成直径60～160mm的圆钢，终轧温度≤1050℃，轧后缓冷或≥600℃软化热处理；b.初轧开坯后直接热送轧制成直径60～160mm的圆钢，终轧温度≤1050℃，轧后缓冷或≥600℃软化热处理；c.连铸坯或钢锭锻制成直径60～160mm的圆钢，终加工温度≤1050℃，随后缓冷或≥600℃软化热处理。作为申请的优选技术方案，所述电炉或转炉初炼过程中使用的金属原料为铁水、生铁、废钢、铁合金、海绵铁、金属氧化物、矿石中的一种或任意两种以上的混合。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术化学成分配比：压缩C的含量范围、尽量降低Mn含量，选择性地添加P、Cu和REM，化学成分经济，一方面保证了本专利技术系泊链的超高强韧性；另一方面控制了贝氏体/马氏体组织的比例，保证满足屈强比要求，也提高了链成品耐蚀性和高抗EAC能力。(2)本专利技术有多种细化晶粒的方法可供选择，晶粒细化是提高综合性能和降低EAC敏感性的基本保证。(3)保证了符合钢锭(连铸坯)/成品钢材足够的断面压缩比，并辅以合理的热工参数，改善钢材内部的致密性和均匀性，保证成品钢材的性能水平。(4)本专利技术钢材成分适合于制链后在现有装备上实施调质热处理工艺，进一步提高回火温度是本专利技术的主要特点之一，可以稳定性能和降低EAC敏感性，保证系泊链最终获得稳定而优良的综合性能。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。实施例1一种高性能R4系泊链钢，其成分质量百分比为：C：0.24％，Mn0.70％，Si：0.25％，Cr：1.60％，Mo：0.23％，N：0.005％，Ni：0.40％，Cu：0.150％，S：0.001％，P：0.005％，O：0.0015％，H：0.0001％，V：0.05％，Al：0.05％，Nb：0.005％，Ti：0.05％，Ca：0.005％，余量为Fe和不可避免杂质。。上述高性能R4系泊链钢的制备方法，包括如下步骤：1)按照上述出钢目标成分配比，采用电炉或转炉初炼，经炉外精炼，真空脱气后浇注成钢锭或连铸坯；锭、坯的截面积与成品圆钢截面积之比大于7；2).连铸坯或钢锭浇注后热送加工或缓冷转移至热加工工序或200～700℃保温空冷后再转移至热加工工序；3)连铸坯或钢锭加热，加热炉初始温度≤900℃，升温速度≤150℃/h，至1100～1300℃后保温40分钟以上；4)圆钢经砂轮磨剥和检查后，无深于0.20mm的表面缺陷即可。所述步骤(3)可以按照以下3种方法任意一种加工成直径60mm的圆钢：a.经初轧机开坯，缓冷；钢坯表面在800～500℃温度区间的冷却速度≤180℃/h；如果初轧开坯后钢坯表面在800～500℃温度区间的冷却速度>180℃/h，钢坯在24小时以内加热轧制成品圆钢，否则≥600℃消应力处理；经初轧开坯后的初轧坯在1150～1200℃加热后热轧成直径60mm的圆钢，终轧温度≤1050℃，轧后缓冷或≥600℃软化热处理；b.初轧开坯后直接热送轧制成直径60mm的圆钢，终轧温度≤1050℃，轧后缓冷或≥600℃软化热处理；c.连铸坯或钢锭锻制成直径60mm的圆钢，终加工温度≤1050℃，随后缓冷或≥600℃软化热处理。实施例2一种高性能R4系泊链钢，其成分质量百分比为：C：0.26％，Mn1.0％，Si：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能R4系泊链钢，其特征在于，其成分质量百分比为：C：0.24~0.28%，Mn0.70～1.55%，Si：0.25～0.38%，Cr：1.60～2.50%，Mo：0.23～0.75%， N≤0.006%，Ni：0.40～1.50%，Cu≤0.150%，S≤0.005%，P：0.005～0.025%，O≤0.0035%，H ≤0.0005%，余量为Fe和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高性能R4系泊链钢，其特征在于，其成分质量百分比为：C：0.24~0.28%，Mn0.70～1.55%，Si：0.25～0.38%，Cr：1.60～2.50%，Mo：0.23～0.75%，N≤0.006%，Ni：0.40～1.50%，Cu≤0.150%，S≤0.005%，P：0.005～0.025%，O≤0.0035%，H≤0.0005%，余量为Fe和不可避免杂质。2.如权利要求1所述的高性能R4系泊链钢，其特征在于，所述高性能海洋系泊链钢的淬火温度为900-980℃，回火温度为600～650℃。3.如权利要求1所述的高性能R4系泊链钢，其特征在于，还包括V、Al、Nb、Ti、Ca的一种或一种以上微合金化元素，其含量为V：0.05～0.25%，Al：0.05～0.1%，Nb：0.005～0.02%，Ti：0.05～0.20%，Ca：0.005～0.04%，Sn+Sb+As≤0.035%，均以质量百分比计。4.如权利要求1所述的高性能R4系泊链钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照上述出钢目标成分配比，采用电炉或转炉初炼，经炉外精炼，真空脱气后浇注成钢锭或连铸坯；锭、坯的截面积与成品圆钢截面积之比大于7；2).连铸坯或钢锭浇注后热送加工或缓冷转移至热加工工序或200～700℃保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁海，祁辉德，茅家银，赵让荣，
申请(专利权)人：镇江宝海船舶五金有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32