CN101921968A - 船体结构用宽厚规格钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船体结构用宽厚规格钢板的生产方法，生产工艺包括铁水脱硫、转炉顶底吹炼、真空处理、连铸、控轧控冷、热处理，钢的成分质量百分比(Wt%)为：C0.02～0.1，Si0.2～0.4，Mn0.5～1.5，Alt0.02～0.04，Nb0.02～0.08，V0.005～0.1，Ti0.008～0.02，Cr0.3～0.7，Mo0.2～0.5，Ni0.3～1.4，Cu0.2～1.2，B0.001～0.002，P≤0.013，S≤0.005，O≤0.0012，N≤0.0045，H≤0.00015，其余为Fe和不可避免杂质。本发明通过Mo-Cu-Nb-B复合作用，可在少量添加其他合金元素条件下实现高强度、高韧性和可焊性。

Description

船体结构用宽厚规格钢板的生产方法

技术领域

本发明属于低合金高强度钢制造领域，特别涉及一种TMCP+RQ+T（机械热处理轧制+调质）生产超高强宽厚规格钢板的工艺方法。

背景技术

船板钢在服役期间要承受复杂的动态载荷，船舶的建造和组装过程中，结构件会产生巨大的应力，舰艇的无限航区的航行要承受位置及温度的考验。为了使船舶能在恶劣环境下持续航行，同时，从资源和环保考虑，为减轻船体自重，增加船舶的载重量，提高船速，要求船板钢具有高强度、高精度、良好低温冲击韧性、焊接性能。

船舶用钢一般采用控轧控冷工艺以控制钢的晶粒度和产生碳氮化合物析出强化，在热轧状态下获得高强度、高韧性、高可焊接性和良好成型性能等最佳机械性能配合的结构材料。自从推行控轧控冷技术后，产品的热处理量大大减少，但对于比较厚的船板，采用控轧控冷工艺得到的产品组织通常不均匀，影响材料的使用。因此，需要对较厚的钢板进行后期热处理，以获得最佳的综合性能。特厚船体钢板作为一种专用的结构钢，对其性能要求是非常苛刻的，不仅要在大厚度规格下满足强度、塑性的指标，还要求良好的低温韧性及焊接性能。

发明内容

本发明旨在提供一种屈服强度590MPa以上，并具有优良低温韧性的船体结构用宽厚规格钢板的生产方法。

发明实现目的的技术方案：

船体结构用宽厚规格钢板的生产方法，生产工艺包括铁水脱硫、转炉顶底吹炼、真空处理、连铸、控轧控冷、热处理，其特征在于：

钢的成分质量百分比（Wt%）为：C 0.02～0.1，Si 0.2～0.4，Mn 0.5～1.5，Alt 0.02～0.04，Nb 0.02～0.08，V 0.005～0.1，Ti 0.008～0.02，Cr 0.3～0.7，Mo 0.2～0.5，Ni 0.3～1.4，Cu 0.2～1.2，B 0.001～0.002，P                                                0.013，S0.005，O

0.0012，N

0.0045，H

0.00015，其余为Fe和不可避免的杂质；

工艺步骤及参数为：

（1）将满足化学成分要求的钢水浇铸成220～300mm厚板坯，轧前进行装炉加热，加热段和均热段温度为1250℃，加热速度8～10min/cm，加热时间250～350min；

（2）粗轧工序中，开轧温度为1100～1180℃，粗轧终轧温度

990℃，中间坯待温厚度为100～150mm，精轧开轧温度840～890℃，精轧终轧温度790～830℃；

（3）精轧后快速进入ACC控冷，冷速8～15℃/s；

（4）返红温度430～660℃；

（5）淬火温度900～960℃，时间90～180min，回火温度500～700℃，时间90～180min。

发明原理：

良好的焊接性对船体钢至关重要。为保证船体用钢的良好焊接性，钢中的碳含量应降至0.10%以下，这样就可基本保证焊接不预热或预热温度较低。镍是高强度船体钢中的重要元素。钢中加入镍主要用于韧化基体，提高钢的韧性，特别是钢的低温韧性。随着钢中镍含量的增加，韧脆转变温度显著降低，低温韧性得到明显提高。因此，为保证研制钢在大厚度下良好的低温韧性，钢中添加高含量的镍是必要的。铬是钢中的另一个重要元素。它主要用于提高钢的耐腐蚀性能和淬透性。钼是提高钢的强度、淬透性和回火稳定性的重要元素，钒是提高钢的强度和回火稳定性的重要元素。加入钢中的钒，通过沉淀强化作用能使钢的强度显著提高。在综合考虑钢的焊接性和低温韧性的前提下，加入钢中的钒应不高于0.10%。

钼、铌、铜与硼的联合作用：钼与硼联 合作用显著推迟铁素体转变；铌与硼相互促进，复合加入时降低贝氏体的转变温度，进一步细化组织，提高基体中位错密度；铜与硼联合会进一步抑制贝氏体转变前的先共析铁素体生成；铜可使铌的碳化物高温应变诱导析出加速，再结晶停止温度升高，有利于进行非再结晶区控轧及进一步细化相转变产物。

本发明的有益效果：通过创新配方和改进生产工艺，包括调整淬火和回火工艺获得最佳的综合性能。通过Mo-Cu- Nb -B复合作用，可在少量添加其他合金元素条件下实现高强度、高韧性和可焊性，生产出的产品具备良好的综合力学性能，Rel>590MPa，Rm>670MPa，横向伸长率A50>20%，-40℃夏比冲击吸收功横向值>100J，纵向拉伸断面收缩率均在35%以上，冷弯性能良好。

具体实施方式

实施例1：船体结构用宽厚规格钢板的生产方法。钢的成分质量百分比（Wt%）为：C 0.07，Si 0.23，Mn 1.28，P 0.009，S 0.002，Alt 0.033，Nb 0.027，V 0.06，Ti 0.015 ，Cr 0.45，Mo 0.34，Ni 0.83，Cu 0.89，B 0.001，其余为Fe和不可避免杂质。

按以上成分冶炼并浇铸成300mm厚板坯；将板坯送入加热炉，加热温度1250±10℃，加热时间300min；出炉温度

1180℃，粗轧开轧温度为1160℃，粗轧终轧温度

990℃；中间坯待温厚度150mm；精轧开轧温度840℃，精轧终轧温度800℃；精轧后快速进入ACC控冷，冷速8～12℃/s；返红温度450℃，产品厚度60mm。将此厚板在940℃保温150min后淬火，回火温度680℃，回火时间180min。

产品沿板厚方向1/4处的屈服强度为632MPa，1/2处屈服强度为597MPa，1/4处的抗拉强度706MPa，1/2处的抗拉强度677MPa，延伸率

20%，-40℃夏比冲击吸收功横向值均在179J以上，Z向拉伸断面收缩率均在35%以上，冷弯性能良好。

实施例2：船体结构用宽厚规格钢板的生产方法。钢的成分质量百分比（Wt%）为：C 0.05，Si 0.24，Mn 1.35，P 0.009，S 0.001，Alt 0.044，Nb 0.029，V 0.051，Ti 0.015 ，Cr 0.47，Mo 0.45，Ni 0.87，Cu 0.85，N 0.005，B 0.0012，其余为Fe和不可避免杂质。

按以上成分冶炼并浇铸成300mm厚板坯；将板坯送入加热炉，加热温度1250±10℃，加热时间300min；出炉温度

1180℃，粗轧开轧温度为1160℃，粗轧终轧温度

990℃；中间坯待温厚度150mm；精轧开轧温度840℃，精轧终轧温度800℃；精轧后快速进入ACC控冷，冷速8-12℃/s；返红温度460℃，产品厚度60mm。在940℃保温150min后淬火，回火温度680℃，回火时间180min。

产品沿板厚方向1/4处的屈服强度为677MPa，1/2处屈服强度为661MPa，1/4处的抗拉强度712MPa，1/2处的抗拉强度703MPa，延伸率

21%，-40℃夏比冲击吸收功横向值均在122J以上，Z向拉伸断面收缩率均在35%以上，冷弯性能良好。

化验表层金相组织图显示，钢板表面金相组织为粒状贝氏体和板条贝氏体混合组织；心部金相组织图显示，钢板表面金相组织为针状铁素体、粒状贝氏体和板条贝氏体混合组织。

Claims (1)

1.船体结构用宽厚规格钢板的生产方法，生产工艺包括铁水脱硫、转炉顶底吹炼、真空处理、连铸、控轧控冷、热处理，其特征在于：

钢的成分质量百分比（Wt%）为：C 0.02～0.1，Si 0.2～0.4，Mn 0.5～1.5，Alt 0.02～0.04，Nb 0.02～0.08，V 0.005～0.1，Ti 0.008～0.02，Cr 0.3～0.7，Mo 0.2～0.5，Ni 0.3～1.4，Cu 0.2～1.2，B 0.001～0.002，P                                                

0.013，S

0.005，O0.0012，N

0.0045，H

0.00015，其余为Fe和不可避免杂质；

工艺步骤及参数为：

（1）将满足化学成分要求的钢水浇铸成220～300mm厚板坯，轧前进行装炉加热，加热段和均热段温度为1250℃，加热速度8～10min/cm，加热时间250～350min；

（2）粗轧工序中，开轧温度为1100～1180℃，粗轧终轧温度

990℃，中间坯待温厚度为100～150mm，精轧开轧温度840～890℃，精轧终轧温度790～830℃；

（3）精轧后快速进入ACC控冷，冷速8～15℃/s；

（4）返红温度430～660℃； 

（5）淬火温度900～960℃，时间90～180min，回火温度500～700℃，时间90～180min。