海洋工程用低温钢及其生产方法技术

本发明专利技术揭示了一种海洋工程用低温钢及其生产方法。钢的化学成分：碳0.07～0.13％，硅0.1～0.4％，锰0.6～1.5％，镍5～9％，铬0.6～0.8％，钼0.6～0.9％，钒0.1～0.16％，铜0.4～0.8％，余量为铁和杂质。采用冶炼

【技术实现步骤摘要】
海洋工程用低温钢及其生产方法


[0001]本专利技术属于钢铁材料制备
，涉及一种海洋工程用低温钢，以及一种海洋工程用低温钢的生产方法。

技术介绍

[0002]近些年来，极地等低温地区海洋资源开发得到快速发展，对抗寒海洋工程装备提出了迫切需求，不仅要求低温环境下海洋工程用钢具有高强度、良好延伸率、可焊接性，而且要具备优异超低温韧性，以保证安全服役期间的可靠性。此外，3000米以上等深海油气资源开采的难度增加，也需要采用大量的超高强度结构材料。因此，高强度、高塑性、易焊接和优异低温韧性结构钢材在极寒和深海等海洋工程领域有着重要的应用前景。
[0003]现有的海洋工程用钢，为了得到屈服强度600MPa级以上的高强性能，普遍采用高位错密度的单一马氏体组织，然而，该类钢板存在如下缺陷：1)低温韧性不足，例如，无法满足
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80℃以下的低温海洋工程项目的使用需求；2)塑性不足、屈强比高，随着屈服强度升高，钢板的断后延伸率降低，并且降低了屈服至断裂的塑性变形冗余，增加了脆性断裂风险，严重影响结构的服役安全性；3)甚至于，强度不足，比如这类钢板无法达到1GPa级高强度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种海洋工程用低温钢，以及一种海洋工程用低温钢的生产方法，该钢材能够满足极寒和深海等海洋工程领域对钢材的超高强度、高塑性、易焊接和优异低温韧性的全面要求。
[0005]为实现上述专利技术目的，一实施方式提供了一种海洋工程用低温钢，其化学成分以质量百分比计为：C:0.07～0.13％，Si:0.10～0.40％，Mn:0.60～1.50％，Ni:5.00～9.0％，Cr:0.60～0.80％，Mo:0.60～0.90％，V:0.10～0.16％，Cu:0.40～0.80％，P≤0.003％，S≤0.002％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0006]进一步地，低温钢的微观组织为马氏体+奥氏体；马氏体的体积百分比为75％以上且小于85％，奥氏体的体积百分比为15％以上且小于25％。
[0007]进一步地，低温钢的具有(MoV)C颗粒和Cu粒子的纳米析出沉淀相，该沉淀相的体积百分比不到0.1％。
[0008]进一步地，在
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196℃低温条件下，所述低温钢的屈服强度为1200MPa以上、断后延伸率为30％以上、屈强比为0.84以下、冲击功为150J以上。
[0009]进一步地，在
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80℃低温条件下，所述低温钢的屈服强度为1000MPa以上、断后延伸率为25％以上、屈强比为0.94以下、冲击功为160J以上。
[0010]为实现上述专利技术目的，一实施方式提供了一种海洋工程用低温钢的生产方法，其包括以下步骤：
[0011]依序进行冶炼、精炼和连铸，制得连铸坯；该连铸坯的化学成分以质量百分比计为：C:0.07～0.13％，Si:0.10～0.40％，Mn:0.60～1.50％，Ni:5.00～9.0％，Cr:0.60～
0.80％，Mo:0.60～0.90％，V:0.10～0.16％，Cu:0.40～0.80％，P≤0.003％，S≤0.002％，余量为铁和不可避免的杂质；
[0012]将连铸坯在加热炉内加热到1100～1150℃并保温2～3h；
[0013]将出加热炉的连铸坯轧制成钢板，轧制温度为950～1050℃；
[0014]将所得钢板以大于20℃/s的冷速层流冷却至200℃以下，而后依序进行三阶段热处理，即得到所述低温钢成品；其中，第一阶段热处理的温度为800～850℃、保温时间系数为1.0～1.5min/mm、冷却方式为水冷；第二阶段热处理的温度为700～720℃、保温时间系数为1.0～1.5min/mm、冷却方式为水冷；第三阶段热处理的温度为600～620℃、保温时间系数为2.0～2.5min/mm、冷却方式为空冷。
[0015]优选地，在步骤“将出加热炉的连铸坯轧制成钢板”中，平均单道次压下率在15％以上，所得钢板的厚度为10～100mm。
[0016]优选地，在步骤“依序进行冶炼、精炼和连铸，制得连铸坯”中，连铸时的中包钢水过热度≤20℃，且采用全程保护浇铸，所得连铸坯的A类、B类、C类和D类的夹杂物等级均≤0.5级。
[0017]优选地，中包钢水过热度为10～20℃。
[0018]优选地，步骤“将所得钢板以大于20℃/s的冷速层流冷却至200℃以下”中，以30℃/s以下的冷速进行层流冷却，直至温度降低至30～200℃。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0020](1)1)以低碳为基础，采用了高镍高钒低锰+钼铬铜的设计方案，低C含量保证钢的易焊性、韧性，且低碳低锰以避免偏析带状组织的大量形成，保证组织和性能均匀性，高Ni含量促进残余奥氏体形成并与C共同提高奥氏体的稳定性，Mo和V可以形成纳米尺寸的复相碳化物(MoV)C颗粒来提高强度，Cu元素则在提高强度的同时增加了残余奥氏体的稳定性；
[0021]2)在化学成分的基础上，通过高温轧制+快速冷却+三阶段热处理，尤其两次两相区不同高低温度配合热处理，实现对钢材组织的精确控制，尤其是可以精准调控成品钢板中高稳定性奥氏体含量、尺寸和形貌，进而得到超高强度、高塑性、低屈强比、优异韧性和优异焊接性能的综合性能；而且，在低碳+高镍作为稳定奥氏体的成分基础上，结合钢板厚度采用多尺度复相微观精确调控热处理工艺技术，同时实现超高强度、良好塑性和低温韧性能等综合性能质量稳定化控制，有利于提高大规模工业化生产的成材率；
[0022]3)整体上实现了在超低温环境下具有超高强度、高塑性、低屈强比、优异韧性和优异焊接性能的综合性能优势，例如，钢板在
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80～
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196℃超低温环境下具有1000MPa以上超高屈服强度、断后延伸率>20％、屈强比<0.93、冲击功≥150J，从而满足极寒和深海等海洋工程领域的应用需求。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例5的钢板成品在5μm显微尺度下的马氏体和残余奥氏体扫描电子显微镜微观组织图；
[0024]图2是本专利技术实施例5的钢板成品在200nm显微尺度下的纳米析出相透射电子显微镜图；
[0025]图3是本专利技术实施例5的钢板成品在200nm显微尺度下的Cu元素分布的能谱分析
图；
[0026]图4是本专利技术实施例5的钢板成品在25℃、
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80℃、
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196℃下奥氏体γ相和马氏体α相的X射线衍射图谱。
具体实施方式
[0027]下面结合具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的介绍，以下所述
技术实现思路
仅是本专利技术的示范性实施方式，而非用于限制本专利技术的保护范围，本专利技术的保护范围由所附的权利要求确定。
[0028]本实施方式提供了一种低温用钢，尤其是一种适用于海洋工程的低温环境下使用的钢板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋工程用低温钢，其特征在于，其化学成分以质量百分比计为：C:0.07～0.13％，Si:0.10～0.40％，Mn:0.60～1.50％，Ni:5.00～9.0％，Cr:0.60～0.80％，Mo:0.60～0.90％，V:0.10～0.16％，Cu:0.40～0.80％，P≤0.003％，S≤0.002％，余量为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的海洋工程用低温钢，其特征在于，其微观组织为马氏体+奥氏体。3.根据权利要求2所述的海洋工程用低温钢，其特征在于，马氏体的体积百分比为75％以上且小于85％，奥氏体的体积百分比为15％以上且小于25％。4.根据权利要求1所述的海洋工程用低温钢，其特征在于，其具有(MoV)C颗粒和Cu粒子的纳米析出沉淀相，该沉淀相的体积百分比不到0.1％。5.根据权利要求1所述的海洋工程用低温钢，其特征在于，在
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196℃低温条件下，所述低温钢的屈服强度为1200MPa以上、断后延伸率为30％以上、屈强比为0.84以下、冲击功为150J以上。6.根据权利要求1所述的海洋工程用低温钢，其特征在于，在
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80℃低温条件下，所述低温钢的屈服强度为1000MPa以上、断后延伸率为25％以上、屈强比为0.94以下、冲击功为160J以上。7.一种海洋工程用低温钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：依序进行冶炼、精炼和连铸，制得连铸坯；该连铸坯的化学成分以质量百分比计为：C:0.07～0.13％，Si:0.10～0.40％，Mn:0.60～1.50％，Ni:5.00～9.0％，Cr:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶其斌，曲锦波，
申请(专利权)人：张家港宏昌钢板有限公司江苏沙钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：