CN102212750A - 用于船体结构的钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船体结构的钢板及其制造方法。用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.10％～0.16％的C、0.20％～0.45％的Si、1.25％～1.55％的Mn、P≤0.015％、S≤0.005％、0.020％～0.050％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.030％～0.070％的V、0.20％～0.40％的Ni、0.015％～0.050％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝。根据本发明的钢板可以用于船舶或海洋石油平台，并且其成分设计简单，性能优良稳定并且还具有良好的焊接性能，同时制备工艺简单，易于操控。

Description

用于船体结构的钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及低合金结构钢，具体地讲，涉及一种用于船体结构的钢板及其制造方法。

背景技术

船体结构用钢板是造船、海洋石油平台工业用量最大、品种繁多的钢板种之一。随着全球经济的发展，一体化进程的逐渐深入，世界航运业以及海洋能源开采业迅速发展，大吨位船舶和海洋石油平台的需求正逐年增多。对高级别且具有特殊性能(例如，抗层状撕裂性能)的船体结构用钢的需求越来越多。对船板钢的质量要求高、检验严格等特点，是高附加值钢铁产品之一。

然而，一般的控轧控冷的生产方法很难满足对钢板厚度方向性能的要求，尤其是100mm特厚钢板。具体地讲，常因成分偏析造成钢板的心部组织恶化，厚度方向断面收缩率不能满足用户要求，正火钢也因强度下降导致碳含量增加或合金含量增加，这样不仅使成本增加，而且钢板的焊接性能也会恶化，同时也加剧了心部的成分偏析。

因此，亟需对现有的生产特厚高级别船板钢的工艺进行改进，以生产出具有高强度高韧性高断面收缩率的特厚船板钢。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高强度高韧性高断面收缩率特厚船板钢及其生产方法。根据本发明的船板钢，其产品化学成份设计合理，生产工艺控制简单，生产效率高，产品质量、性能稳定，易于操控。

本发明公开了一种用于船体结构的钢板，所述用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.10％～0.16％的C、0.20％～0.45％的Si、1.25％～1.55％的Mn、P≤0.015％、S≤0.005％、0.020％～0.050％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.030％～0.070％的V、0.20％～0.40％的Ni、0.015％～0.050％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝。

根据本发明的一个实施例，所述用于船体结构的钢板的化学成分可以由以下按质量百分比计的物质组成：0.12％～0.15％的C、0.25％～0.40％的Si、1.30％～1.50％的Mn、P≤0.010％、S≤0.005％、0.025％～0.045％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.035％～0.060％的V、0.25％～0.40％的Ni、0.020％～0.045％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质。

本发明公开了一种制造用于船体结构的钢板的方法，所述方法包括冶炼、加热、轧制、水冷和正火工序，其特征在于控制所述用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.10％～0.16％的C、0.20％～0.45％的Si、1.25％～1.55％的Mn、P≤0.015％、S≤0.005％、0.020％～0.050％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.030％～0.070％的V、0.20％～0.40％的Ni、0.015％～0.050％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝。在冶炼工序中，将精炼炉渣碱度控制在2.5～4.0之间，连铸过程全保护浇注，中间包过热度≤25℃；在加热工序中，控制加热炉内的加热温度为1180℃～1240℃，加热时间为3.5小时～5小时；在粗轧工序中，控制开轧温度为1100℃～1200℃，进行4～7道次轧制，中间坯厚度≥1.8H，轧后待温，所述的H为成品厚度；在精轧工序中，控制开轧温度为850～890℃，进行4～7道次轧制，出口厚度为50～100mm，终轧温度810～850℃；在水冷工序中，开冷温度为800℃～840℃，终冷温度为620℃～680℃，冷却速度为5℃/s～8℃/s；在正火工序中，正火温度为880℃～910℃，保温时间25min～40min。

根据本发明的一个实施例，在所述粗轧工序中，当成品厚度为50mm≤H≤60mm时，控制中间坯厚度为2.5H；当成品厚度为60mm＜H≤80mm时，控制中间坯厚度为2.0H；当成品厚度在80mm＜H≤100mm时，控制中间坯厚度为1.8H，其中H为成品厚度。

根据本发明的一个实施例，在所述精轧工序中，当成品厚度为50mm≤H≤60mm时，将精轧开轧温度控制在880±10℃，将终轧温度控制在845±10℃；当成品厚度为60mm＜H≤80mm时，将精轧开轧温度控制在870±10℃，将终轧温度控制在840±10℃；当成品厚度为80mm＜H≤100mm时，将精轧开轧温度控制在860±10℃，将终轧温度控制在835±10℃。

根据本发明的一个实施例，在所述水冷工序中，当钢板的成品厚度为50.0mm≤H≤60.0mm时，将开冷温度控制在830±10℃，冷却速度控制在6±1℃/s；当钢板的成品厚度为60mm＜H≤100mm时，将开冷温度控制在830±10℃，冷却速度控制在7±1℃/s。终冷温度为620℃～680℃。

根据本发明的一个实施例，钢板的厚度为50mm～100mm。

因此，本发明的钢板可以用于船舶或海洋石油平台，并且其成分设计简单，性能优良稳定并且还具有良好的焊接性能，同时制备工艺简单，易于操控。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的特厚高强度船板钢的心部金相组织图。

图2是根据本发明一个实施例的特厚高强度船板钢的边部金相组织图。

图3是根据本发明另一实施例的特厚高强度船板钢的心部金相组织图。

图4是根据本发明另一实施例的特厚高强度船板钢的边部金相组织图。

图5是根据本发明又一实施例的特厚高强度船板钢的心部金相组织图。

图6是根据本发明又一实施例的特厚高强度船板钢的边部金相组织图。

具体实施方式

在下文中，除非特别说明，否则各种物质的含量均以质量百分比计。

本发明提供了一种高强度高韧性高断面收缩率特厚船板钢及其生产方法，利用轧机轧制能力强调节轧制工艺，轧后水冷设备控制精度高控制水冷工艺，进一步细化钢板晶粒度，为钢板正火处理提供具有良好的组织，保证正火钢板能够得到理想的晶粒度；制定合理的正火工艺，保证钢板完全奥氏体化同时又能使偏析的元素能够得到一定程度扩散，减轻偏析的程度，使钢板性能得进一步提高。这种通过调节轧制、水冷和正火工艺生产高强度高韧性高断面收缩率特厚船板钢，不仅节约了合金添加量，降低了生产成本，而且稳定了产品的厚度方向性能。

本发明提供了一种用于船体结构的钢板，具体地讲，提供了一种高强度高韧性高断面收缩率特厚船板钢。根据本发明的用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.10％～0.16％的C、0.20％～0.45％的Si、1.25％～1.55％的Mn、P≤0.015％、S≤0.005％、0.020％～0.050％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.030％～0.070％的V、0.20％～0.40％的Ni、0.015％～0.050％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝。

根据本发明的优选实施例，用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.12％～0.15％的C、0.25％～0.40％的Si、1.30％～1.50％的Mn、P≤0.010％、S≤0.005％、0.025％～0.045％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.035％～0.060％的V、0.25％～0.40％的Ni、0.020％～0.045％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝。

根据本发明的用于船体结构的钢板通过考虑以下因素来确定其钢种成分：同时考虑保证强度的要求、低温冲击韧性的要求、抗层状撕裂性能的要求和焊接性能的要求，碳当量不能高。具体地讲，基于强度与焊接性能的要求，控制钢中的C含量为0.10％～0.16％和Mn含量为1.25％～1.55％；强度的损失通过添加Nb、V、Ti进行微合金化以及对C、N含量的合理控制以析出Nb[C，N]、V[C，N]、Ti[C，N]来弥补；为了同时有助于提高奥氏体再结晶温度和细化晶粒，控制钢中的Nb含量为0.020％～0.050％、V含量为0.030％～0.070％以及Ti含量为0.010％～0.020％；基于抗层状撕裂性能的要求，并且保证钢水的洁净度，控制钢水中的S≤0.005％和P≤0.015％。

下面，将详细地描述根据本发明的船板钢的化学成分限定在上述范围内的原因。

C是钢中最经济的强化元素，但碳含量的增加使钢的塑性和冲击韧性降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高，恶化焊接性能。由于船板钢经常用于海上作业，这就要求船板钢具有优异的强度和良好的焊接性能，应尽可能降低碳含量以避免碳当量超标，考虑到降碳的同时必须额外增加其它贵重的微合金含量才能保证钢板强度，这就造成成本大幅度增加。因此，综合考虑将C的含量适宜控制在0.10％～0.16％。如果C含量＜0.10％，则钢板强度得不到保证，需要添加其它合金或提高已添加合金的含量，这样势必会造成成本增加；如果C含量＞0.16％，虽然钢板的强度得到了保证，但C元素的含量过高将会恶化钢板的低温韧性和焊接性能，影响钢板的使用性能。优选地，C含量控制在0.12％～0.15％。

Si进入铁素体起固溶强化作用，降低屈强比，但Si会显著地提高钢的韧脆转变温度，同时对也会恶化塑性。因此，Si的含量适宜控制在0.20％～0.50％。如果Si含量＜0.20％，则固溶效果不明显；如果Si含量＞0.50％，则会提高钢板的韧脆转变温度、恶化钢板的塑性。优选地，Si含量控制在0.25％～0.40％。

Mn能够降低临界转变温度Ar₃，细化珠光体片层结构，起到提高钢中铁素体和珠光体的强度和硬度的作用。由于锰和硫具有较大的亲和力，MnS在高温时有一定的塑性因而避免了钢的热脆，但过高的Mn含量会影响钢板的焊接性能，也会加剧铸坯的中心偏析，造成产品带状组织严重，进而影响到冲击韧性。因此，Mn的含量适宜控制在1.25％～1.55％。如果Mn含量＜1.25％，则通过添加Mn元素提高强度的作用就不明显；如果Mn含量＞1.55％，则会加剧铸坯的中心偏析，造成产品带状组织严重，造成钢板心部性能恶化，使钢板沿厚度方向的断面收缩率减小。优选地，Mn含量控制在1.30％～1.50％。

P属于低温脆性元素。P会显著扩大液相和固相之间的两相区，在钢凝固过程中偏析于晶粒之间而形成高磷脆性层，从而会提高带状组织的级别。带状组织会造成钢的局部组织异常，使钢板的机械性能不均匀，从而降低钢的塑性。同时，过高的P含量会使钢易产生脆性裂纹，抗腐蚀性下降，对焊接性能也有不利影响。因此，为了降低焊接裂纹敏感性，应尽可能降低磷在钢中的含量，故P的含量适宜控制在0.015％以下。

当S以FeS的形式存在于钢中且含量高时，易产生热脆现象。当S以MnS的形式存在于钢中时，常以条状形态沿轧制方向分布，形成严重的带状组织，从而破坏了钢的连续性，并且对钢材不同方向的性能也会产生重要影响。因此，为了提高钢的塑性和冲击韧性，降低韧脆转变温度，S的含量适宜控制在0.005％以下。

Nb能产生显著的晶粒细化和中等的沉淀强化作用。在控轧微合金钢中，Nb的细化晶粒和析出强化作用最为突出，每添加0.01％的Nb，可提高钢的常温强度30MPa～50MPa，所以加Nb是最为经济有效的手段之一。因此，如果加入的Nb不足0.02％，则Nb的强化作用和细化晶粒的效果不明显。但是如果Nb含量过高(例如，大于0.05％)，则Nb易与Fe、C等元素形成低熔点共晶物，有增加焊接热影响区热裂纹的倾向。综合各方面因素，为充分发挥Nb的细晶和沉淀强化作用，Nb的含量适宜控制在0.020％～0.050％之间。优选地，Nb含量控制在0.025％～0.045％。

Ti在1200℃～1300℃高温下即可析出TiN颗粒，因此，Ti可以作为Nb(C，N)的析出核心，从而减少微细铌析出物的数量，进而降低含Nb钢的裂纹敏感性。Ti可形成细小的钛的碳化物或氮化物颗粒，在板坯加热过程中通过阻止奥氏体晶粒的粗化从而得到较为细小的奥氏体显微组织。Ti与N结合生成稳定的高弥散化合物，不但可以消除钢中的自由氮，对改善桥梁钢的时效冲击性能有帮助，而且能在热加工过程和焊接时的热影响区中控制晶粒尺寸，改善钢结构各部位的低温韧性，因此，Ti的含量适宜控制在0.010～0.020％。如果Ti含量＜0.010％，则固氮效果不明显，起不到降低含Nb钢的裂纹敏感性作用；如果Ti含量＞0.020％，则会超过标准要求。

V的作用主要是以V(C，N)形式存在于基体和晶界上，起到沉淀强化和抑制晶粒长大的作用。由于钒和氮有很强的亲和力，V的加入起到了固定钢中自由N的作用，从而能够避免钢的应变时效性。大量文献表明，15MnVN钢随着钢板厚度的增加，机械性能变化不显著，即板厚效应不显著，这是由于钢中合金元素V与C、N形成稳定的V(C，N)，在正火过程中V(C，N)固溶，随后在自然冷却过程中析出V(C，N)，呈均匀弥散质点，强烈地细化晶粒和沉淀作用，从而使钢板厚度敏感性减少，这正是船板用结构钢的需要的特点。另一方面，V在起着强烈的沉淀强化效果的同时，也会提高钢的韧脆转变温度，恶化冲击韧性。如果V含量＜0.030％，则析出强化效果不明显；如果V含量＞0.070％，则会提高钢的韧脆转变温度，恶化冲击韧性。综合考虑，V的适宜量控制在0.030～0.070％之间。优选地，V含量控制在0.035％～0.060％。

Ni通过形成简单的置换固溶体起着强化铁素体的作用，可提高钢的强度，同时Ni是奥氏体稳定元素，可显著提高钢的耐低温冲击韧性。但Ni板价格相对比较昂贵，考虑到成本因素，成分设计中将Ni的含量限定为0.20～0.40％。如果Ni含量＜0.20％，则提高钢板低温韧性的效果不明显；如果Ni含量＞0.40％，则造成不必要的浪费，使钢板成本升高。优选地，Ni含量控制在0.25％～0.40％。

Al能细化钢的晶粒，提高钢的强度，同时也提高冲击韧性。由于A1和N较强的亲和力，还可消除N元素造成的时效敏感性，成分设计中将Als的含量限定为0.015％～0.050％。如果Al含量＜0.015％，则脱氧和细化晶粒效果不明显；如果Al含量＞0.050％，则会在浇铸过程中产生絮流现象，容易出现水口堵塞。优选地，Al含量控制在0.020％～0.045％。

因此，根据本发明的用于船体结构的钢板，在成分设计上提供了比较精确的C、P、S控制范围，同时对Als也作了详细的要求；另外，同于添加了Ni元素，使得船板钢具有很好的耐低温韧性。因此，根据本发明的用于船体结构的钢板具有良好的机械性能，其屈服强度、抗拉强度、延伸率均高于现有产品。

以下，将详细说明根据本发明的用于船体结构的钢板的制造方法。

根据本发明，制造特厚高级别钢的方法包括冶炼、加热、粗轧、精轧、水冷、正火热处理工序。具体地讲，在冶炼工序中，精炼炉渣碱度R控制在2.5～4.0之间，连铸过程全保护浇注，中间包过热度≤25℃。精炼炉渣碱度控制在2.5～4.0之间主要是考虑脱硫的效果，如果碱度小于2.5，脱硫效果不明显；如果碱度大于4.0，则会增加炼钢成本和生产难度，同时也降低了生产效率。过热度要求≤25℃是因为过热度过高，会增加铸坯产生裂纹的敏感性和提高铸坯的偏析程度。

在加热工序中，控制加热炉内的加热温度为1180℃～1240℃，加热时间为3.5小时～5小时。加热是降低铸坯的变形抗力，同时使添加的合金能够溶解到铸坯当中，如果温度低于1180℃，则添加的合金溶解不充分，如果温度高于1240℃，则会因为加热温度过高，使钢坯的原始奥氏体晶粒过于粗大，不利于钢板的性能。如果加热时间小于3.5小时，则铸坯容易烧不透，即铸坯的心部与表面温差过大，如果加热时间过长(多于5小时)容易使铸坯产生过热现象，同时增加了能耗。

在粗轧工序中，控制开轧温度为1100℃～1200℃，进行4～7道次轧制。粗轧开轧温度不大于1200℃的设定是依据钢坯加热温度(即出炉温度)、加热炉与轧机之间的距离导致的温降和粗轧前的高压水除磷导致的温降等因素综合考虑的结果；粗轧开轧温度不小于1100℃，是为了防止在粗轧机前长久待温导致温度降低后使钢板的变形抗力增加，不利于生产。中间坯厚度(粗轧来料厚度)≥1.8H，轧后待温，所述的H为成品厚度。具体地讲，如果钢板的成品厚度为50mm≤H≤60mm，则控制中间坯厚度优选为2.5H；如果钢板的成品厚度为60mm＜H≤80mm，则控制中间坯厚度优选为2.0H；如果成品厚度为80mm＜H≤100mm，则控制中间坯厚度优选为1.8H。中间坯厚度(粗轧来料厚度)的选定原则有：第一，保证在粗轧展宽阶段后有两道次以上纵向大压下量轧制，进一步细化奥氏体晶粒；第二，保证一般规格成品中间坯厚度不小于成品厚度的2倍，使精轧阶段有足够的累积压下量，促使合金元素的析出和铁素体相变，进一步细化钢板晶粒；第三，保证钢板的终轧温度不能过低，即在开轧温度一定的前提下，轧制道次不宜过多，否则保证不了开冷温度。此中间坯厚度是一个根据现场生产过程中的一个优化厚度，可以有小幅度变化，但变化不宜过大，尤其是厚度在80mm以上厚度的钢板。

在精轧工序中，控制开轧温度为850℃～890℃，进行4～7道次轧制，出口厚度为50～100mm，终轧温度810～850℃。具体地讲，如果钢板的成品厚度为50mm≤H≤60mm，则将精轧开轧温度控制在880±10℃，将终轧温度控制在845±10℃，精轧轧制道次5～7道次；如果钢板的成品厚度为60mm＜H≤80mm，则将精轧开轧温度控制在870±10℃，将终轧温度控制在840±10℃，精轧轧制道次4～6道次；如果钢板的成品厚度在80mm＜H≤100mm，则将精轧开轧温度控制在860±10℃，将终轧温度控制在835±10℃，精轧轧制道次4～6道次。中间坯厚度、累积变形量、未再结晶区控制轧制技术(即精轧开轧温度和终轧温度)对于成品组织性能的控制十分关键。

在水冷工序中，开冷温度(即，开始冷却的温度)为800℃～840℃，终冷温度为620℃～680℃，冷却速度为5℃/s～8℃/s。具体地讲，如果钢板的成品厚度为50mm≤H≤60mm，刚将开冷温度控制在830±10℃，冷却速度控制在6±1℃/s；如果钢板的成品厚度为60mm＜H≤100mm，则将开冷温度控制在830±10℃，冷却速度控制在7±1℃/s。根据本发明的用于船体结构的钢板需要有良好的焊接性能和延伸性能，同时考虑其强度要求，钢板以多边形铁素体+珠光体或针状铁素体+珠光体的组织类型较为合适。如果温度开冷温度较高，则不满足终轧温度要求，如果开冷温度较低，则会容易出现魏氏组织，不利于钢板性能。如果冷却速度较快，终冷温度较低，则可能出现贝氏体或马氏体组织，钢板延伸性能将会恶化；如果冷却速度过慢，终冷温度较高，则转变后的铁素体组织将会长大，从而导致钢板性能降低。

精轧开轧温度、终冷温度和开冷温度的确定是一个相互影响的过程。这几个温度点中首先要确定开冷温度，开冷温度的确定是根据钢板的设计成份得出钢板的Ar3点温度，然后根据Ar3点温度来确定其开冷温度。由开冷温度设计钢板精轧终轧温度，然后根据不同厚度钢板在轧制过程中的温降特点和钢板Tnr点温度(即，未再结晶温度)确定钢板的精轧开轧温度。钢板冷却速度是根据钢板的性能要求设计出所要的组织，然后根据所需要的组织来设计钢板的冷却速度。如果钢板的冷却速度过快，则得出的组织较硬，钢板强度较高，韧性和延伸率较差，如果钢板的冷却速度过慢，则钢板的强度得不到保证。采用正火交货的钢板一般厂家在生产过程中不采用水冷，这就导致钢板因应冷却速度过慢，就会形成较为严重的带状组织，影响钢板的性能。

在正火工序中，正火温度为880℃～910℃，保温时间25min～40min。正火温度是根据钢板的设计成份得出在此成份下的钢板的Ac3点温度，然后再确定钢板的正火温度。保温时间是以钢板的心部温度达到设定的目标温度为准，同时考虑钢板成份、正火前钢板组织特点、设备特点等因素，最终确定一个保温时间。如果正火保温时间不够，则钢板心部温度不够，导致心部和表面性能不均匀；如果保温时间过长则钢板表面容易脱碳，同时钢板表面的铁素体晶粒容易长大，影响钢板性能。

通过上述方法制造的钢板具有高强度、高韧性、且断面收缩率小的性能，是一种低合金结构钢，适用于船舶、海洋石油平台制造。

此外，本发明能够制造厚度为100mm的特厚高强度船板钢，解决了其力学性能不稳定及厚度方向组织不均匀，偏析严重，厚度方向断面收缩率小等技术难题。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。因涉及变动的参数较多，故先选用在各个厚度区间内最难生产的厚度作为实施案例，然后分别以工艺的端点值和中间值为例进行说明，但本发明不限于此。

实施例1：100mm厚EH36工业轧制

一种高强度高韧性高断面收缩率特厚船板钢，其化学成分质量百分比含量为：C 0.12％，Si 0.36％，Mn 1.45％，P 0.009％，S 0.005％，Nb 0.038％，V 0.033％，Ti 0.017％，Ni 0.25％，Als 0.038％，以及余量的Fe和不可避免的杂质。

铸坯断面尺寸：300mm×2200mm×3600mm；成品尺寸：100mm×2300mm×Lmm。

上述用于船体结构的钢板的制备方法如下：包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序，其中精炼炉渣碱度控制在2.5，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封的全保护浇注，中间包过热度为19℃。后续轧制、水冷及热处理工艺见表1。本实施例的钢性能列于表2中。性能测试方法采用国际通用方法。

对实施例1制备的船板钢钢板沿头部1/2厚度处取横向试样，在实验室金相试验机上沿轧制方向面预磨、抛光，用硝酸进行侵蚀制成金相试样，然后在光学显微镜下观察和测定晶粒度。观察到：钢板基体组织均匀细小，晶粒度在8.5～9.5级左右，弥散分布的V、Nb、Ti[C，N]化物控制理想。另外，对实施例1制备的船板钢钢板沿头部1/2厚度处取横向试样，加工成船级社要求标准棒状试样，在100吨拉伸试验机上进行拉伸试验，钢板拉伸性能(见表1)稳定；在450J试验机上，对按照船级社要求加工的冲击试样进行试验，冲击韧性值稳定且富余量较大(见表1)，完全满足各船级社标准要求。

实施例2：80mm厚EH36工业轧制

一种控轧型特厚高强度船板钢，其化学成分的质量百分比含量为：C 0.13％，Si 0.36％，Mn 1.45％，P 0.009％，S 0.004％，Nb 0.038％，V 0.033％，Ti 0.017％，Ni 0.31％，Als 0.038％，余量为Fe和不可避免的杂质。

铸坯断面尺寸：300mm×2200mm×3600mm；成品尺寸：80mm×2500mm×Lmm。

上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下：包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序；其中精炼炉渣碱度控制在2.8，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封的全保护浇注，中间包过热度为23℃；后续轧制、水冷及热处理工艺见表1。本实施例的钢性能列于表2中。性能测试方法采用国际通用方法。

实施例3：60mm厚EH36工业轧制

一种控轧型特厚高强度船板钢，其化学成分的质量百分比含量为：C 0.15％，Si 0.32％，Mn 1.43％，P 0.010％，S 0.003％，Nb 0.033％，V 0.031％，Ti 0.015％，Ni 0.29％，Als 0.037％，余量为Fe和不可避免的杂质。

铸坯断面尺寸：300mm×2200mm×3600mm；成品尺寸：60mm×2800mm×Lmm。

上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下：包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序；其中精炼炉渣碱度控制在3.7，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封的全保护浇注，中间包过热度为21℃。后续轧制、水冷及热处理工艺见表1。本实施例的钢板性能列于表2中。性能测试方法采用国际通用方法。

表1 各实施例的工艺说明

表2 本发明各实施例制备的用于船体结构的钢板的力学性能

表3 船级社标准性能要求

由表2可以看出，本发明制备的特厚高强度船板钢性能波动较小，且富余量较大，完全满足各船级社标准要求。

图1、图3和图5分别是根据本发明实施例1的实例1、实例2和实例3的特厚高强度船板钢的心部金相组织图(×200)，图2、图4和图6分别是根据本发明实施例1的实例1、实例2和实例3的特厚高强度船板钢的边部金相组织图(×100)。由图1至图6可以看出，钢板组织均为铁素体+珠光体，晶粒度在9.0～10.0级，晶粒较为细小。从心部组织来看，保温时间越长，心部偏析带中的碳元素扩散越明显，心部性能也相对较好，但差别不明显，说明制定的生产工艺合理。表面组织珠光体含量比心部少，主要是由于在轧后水冷却时，表面温度较低，碳元素扩散速度较慢，来不及析出而被固定在铁素体中，在后续的热处理过程中，有一部分碳元素从铁素体当中析出，便在铁素体周围形成点状的珠光体。心部珠光体组织相对较多主要是由于在连铸过程中便存在这种成分偏析，加上终冷结束后心部温度较表面温度高，给碳等一些元素扩散留有充足的时间，导致心部偏析较表面严重。这种偏析对性能的影响通过热处理后得到缓解，从性能结果也可以看出这一点。所以本工艺制定完全满足EH36组织性能要求。

因此，根据本发明的方法制造的船板钢具有高强度高韧性的性能，并且其厚度可以达100mm。与其它生产工艺制造的船板钢相比，该工艺生产的钢板不仅质量优良，而且厚度方向断面收缩率大，工艺容易操控。另外，根据本发明，在钢板的成分设计上提供了比较精确的C、P、S控制范围，同时对Als也作了详细的要求；炼钢生产合金成本较低，生产过程容易稳定控制，化学成分也容易稳定控制。而且，本发明由于添加了Ni元素，使得制造的钢板具有很好的耐低温韧性，而且该发明由于采用轧制后水冷的方式，进一步细化了钢板晶粒，使得钢板需要的合金元素减少，碳当量低，提高了焊接性能，同时也使钢板韧性得到进一步的改善。因此，该发明所生产的钢板具有良好的机械性能，其屈服强度、抗拉强度、延伸率均高于现有产品。本发明产品化学成份设计合理，生产工艺控制简单，生产效率高，产品质量、性能稳定。

本发明还可以有其他实施方式，凡采用同等替换或等效变换成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于船体结构的钢板，所述用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.10％～0.16％的C、0.20％～0.45％的Si、1.25％～1.55％的Mn、P≤0.015％、S≤0.005％、0.020％～0.050％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.030％～0.070％的V、0.20％～0.40％的Ni、0.015％～0.050％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝。

2.如权利要求1所述的用于船体结构的钢板，其特征在于所述用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.12％～0.15％的C、0.25％～0.40％的Si、1.30％～1.50％的Mn、P≤0.010％、S≤0.005％、0.025％～0.045％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.035％～0.060％的V、0.25％～0.40％的Ni、0.020％～0.045％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的用于船体结构的钢板，其特征在于所述钢板的厚度为50mm～100mm。

4.如权利要求1所述的用于船体结构的钢板，其特征在于所述钢板为船舶用钢板或海洋石油平台用钢板。

5.一种制造用于船体结构的钢板的方法，所述方法包括冶炼、加热、轧制、水冷和正火工序，其特征在于控制所述用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.10％～0.16％的C、0.20％～0.45％的Si、1.25％～1.55％的Mn、P≤0.015％、S≤0.005％、0.020％～0.050％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.030％～0.070％的V、0.20％～0.40％的Ni、0.015％～0.050％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中，Als为酸溶铝，

其中，在冶炼工序中，将精炼炉渣碱度控制在2.5～4.0之间，连铸过程全保护浇注，中间包过热度≤25℃；

在加热工序中，控制加热炉内的加热温度为1180℃～1240℃，加热时间为3.5小时～5小时；

在粗轧工序中，控制开轧温度为1100℃～1200℃，进行4～7道次轧制，中间坯厚度≥1.8H，轧后待温，所述的H为成品厚度；

在精轧工序中，控制开轧温度为850～890℃，进行4～7道次轧制，出口厚度50～100mm，终轧温度810～850℃；

在水冷工序中，开冷温度为800℃～840℃，终冷温度为620℃～680℃，冷却速度为5℃/s～8℃/s；

在正火工序中，正火温度为880℃～910℃，保温时间25min～40min。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述用于船体结构的钢板的化学成分由以下按质量百分比计的物质组成：0.12％～0.15％的C、0.25％～0.40％的Si、1.30％～1.50％的Mn、P≤0.010％、S≤0.005％、0.025％～0.045％的Nb、0.010％～0.020％的Ti、0.035％～0.060％的V、0.25％～0.40％的Ni、0.020％～0.045％的Als，以及余量的Fe和不可避免的杂质。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于在所述粗轧工序中，当成品厚度为50mm≤H≤60mm时，控制中间坯厚度为2.5H；当成品厚度为60mm＜H≤80mm时，控制中间坯厚度为2.0H；当成品厚度在80mm＜H≤100mm时，控制中间坯厚度为1.8H。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于在所述精轧工序中，当成品厚度为50mm≤H≤60mm时，将精轧开轧温度控制在880±10℃，将终轧温度控制在845±10℃；当成品厚度为60mm＜H≤80mm时，将精轧开轧温度控制在870±10℃，将终轧温度控制在840±10℃；当成品厚度为80mm＜H≤100mm时，将精轧开轧温度控制在860±10℃，将终轧温度控制在835±10℃。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于在所述水冷工序中，当钢板的成品厚度为50mm≤H≤60mm时，将开冷温度控制在830±10℃，冷却速度控制在6±1℃/s；当钢板的成品厚度为60mm＜H≤100mm时，将开冷温度控制在830±10℃，冷却速度控制在7±1℃/s。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述钢板的厚度为50mm～100mm。

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