CN105063485A

CN105063485A - 一种355MPa级低温韧性厚钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN105063485A
Application number: CN201510576603.0A
Authority: CN
Inventors: 徐洪庆; 刘晓东; 王焕洋; 李旺生; 李敏; 朱延山; 王南辉; 谢晖; 曹爱青
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明属于钢铁材料生产的技术领域，具体的涉及一种355MPa级低温韧性厚钢板及其制备方法。该种355MPa级低温韧性厚钢板，由以下重量百分比的成分组成：C：0.04～0.14%，Si：0.2～0.5%，Mn：1.0～1.6%，P<0.018%，S<0.005%，Nb：0.015～0.045%，V：0.02～0.05%，Ti：0.008～0.020%，余量Fe及不可避免杂质。该厚钢板具有优良的低温（-60℃）冲击韧性，同时所述制备方法实现在低碳含量条件下使得厚钢板达到高强度、高韧性和良好的焊接性能。

Description

一种355MPa级低温韧性厚钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁材料生产的技术领域，具体的涉及一种355MPa级低温韧性厚钢板及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的发展，在低温海域航行的船舶、储运低温介质的容器的需求越来越多，为保证设备的安全性，要求采用具有优良低温冲击韧性的钢板也逐年增加。地球气候变暖，北极海域的海冰融化后，北极航道正在开发出来，与经苏伊士运河航道相比，从亚洲到欧洲的船舶通过北极航线将会缩短较长的距离，缩短运输时间10天以上，因此运输成本将有较大的降低，但运行于北极航道的船舶需具有优良的低温韧性。另外，人们对清洁能源的需求，使用于储运低温LNG、LPG的容器需求量大幅度增加，建造这些容器也要求具有优良低温冲击韧性的钢板，这些钢板一般要求-40℃甚至-60℃的低温冲击韧性。

现有技术中生产这种低温冲击韧性的厚钢板，一般采用正火工艺，并添加一定含量的镍元素，这样大大提高了钢板的生产成本和延长了生产周期，比如要求-40℃冲击韧性的16MnDR钢板，采用正火工艺，厚规格钢板要添加一定含量的镍，而保证-70℃的09MnNiDR钢板，在要求正火的同时，所有厚度的钢板均要添加0.5%左右的镍。

发明内容

本发明的目的在于针对目前船舶用钢和容器用钢领域及其他服役环境温度较低领域的现实需求而提供一种355MPa级低温韧性厚钢板及其制备方法，该厚钢板具有优良的低温（-60℃）冲击韧性，同时所述制备方法实现在低碳含量条件下使得厚钢板达到高强度、高韧性和良好的焊接性能，该方法低生产成本，生产周期短，易焊接，可以实现40～60mm的355MPa级钢板-60℃纵横向冲击韧性在100J以上。

本发明的技术方案为：一种355MPa级低温韧性厚钢板，由以下重量百分比的成分组成：C：0.04～0.14%，Si：0.2～0.5%，Mn：1.0～1.6%，P<0.018%，S<0.005%，Nb：0.015～0.045%，V：0.02～0.05%，Ti：0.008～0.020%，余量Fe及不可避免杂质。所述厚钢板最终组织特征为准多边形铁素体与少量珠光体组织。

所述355MPa级低温韧性厚钢板，由以下重量百分比的成分组成：C：0.10%，Si：0.34%，Mn：1.42%，P0.013%，S0.002%，Nb0.031%，V：0.039%，Ti：0.013%，余量Fe及不可避免杂质。

所述钢板的厚度为40～60mm。

所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，包括以下步骤：

（1）冶炼工艺：铁水脱硫≤0.003%；RH脱气结束后软吹不小于20分钟，真空处理后进行钙处理，连铸中包目标温度1535～1550℃，拉速稳定；铸坯检验要求：中心偏析C类≤1.5，中心疏松≤0.5，[N]≤40ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，下线堆垛缓冷；

（2）轧制工艺：采用两阶段TMCP轧制；轧前连铸坯再加热温度为1100～1150℃，既可以保证奥氏体晶粒不过分长大，又可以保证合金元素充分固溶，特别是Nb元素的充分溶解。粗轧温度为1050～1100℃，精轧开轧温度780℃～840℃，粗精轧总压下率比约为2:1；轧后层流冷却，冷却速度约为5～12℃/s，随后空冷，终冷温度为450～660℃。

所述步骤（2）轧制工艺中粗轧分3～6道次轧制。

所述步骤（2）轧制工艺中粗轧的总压下量为50～60%；中间坯厚度为110～130mm。

所述步骤（2）轧制工艺中精轧分4～6道次轧制；总压下量为50%。

所述步骤（2）轧制工艺中返红温度低于540～690℃。

所述步骤（1）冶炼工艺中下线堆垛缓冷48小时。

本发明的有益效果为：本发明所述355MPa级低温韧性厚钢板中合金成分Pcm值仅为0.17%，其余合金含量也较低，易于焊接。通过严格控制C、P、S及夹杂物含量，并协同采用降低再加热温度，优化设计TMCP工艺，降低轧制温度，合理分配粗精轧阶段压下量，优化冷却工艺，使得该低温韧性厚钢板达到高强度、高韧性和良好的焊接性能，保证最大厚度60mm的厚钢板在-60℃下的冲击功在100J以上。

本发明所述制备方法采用TMCP（热机械轧制）工艺，生产40～60mm的-60℃低温冲击韧性厚钢板。通过采用较低的碳含量（C≤0.14%），严格控制钢中的磷硫含量，采用合理的铌钒元素进行细化晶粒处理，并优化钢板轧制的加热、粗轧、精轧温度和压下量，通过采用优化的轧后冷却制度，以获得均匀而细化的以铁素体为主的微观组织结构，以获得较高的低温冲击韧性，降低钢板的韧脆性转变温度。采用这种方法生产的60mm钢板，屈服强度可稳定的控制在365MPa以上，抗拉强度在500MPa以上，-60℃低温冲击功保证在100J以上，-60℃夏比冲击功（横向）钢板厚度1/4处可以达到200J以上，厚度1/2处均在150J以上。断后延伸率为22～29%，韧脆性转变温度在-60℃以下，同时可保证焊接接头的各项性能，为国内的船舶用钢、容器用钢的生产提供更多切实可行的生产技术路线。最终得到355MPa级优良低温韧性厚钢板的组织为准多边形铁素体和少量珠光体，具有生产工艺稳定，可操作性强等特点。

附图说明

图1为本发明实施例3中60mm厚355MPa级钢板的厚度中心组织形貌（准多边形铁素体+珠光体）。

具体实施方式

实施例1

所述355MPa级低温韧性厚钢板，由以下重量百分比的成分组成：C：0.09%，Si：0.22%，

Mn：1.47%，P0.012%，S0.003%，Nb：0.041%，V：0.042%，Ti：0.016%，余量Fe及不可避免杂质。所述厚钢板最终组织特征为准多边形铁素体与少量珠光体组织。

所述钢板的厚度为55mm。

所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，包括以下步骤：

（1）冶炼工艺：采用顶底复吹转炉冶炼，铁水脱硫≤0.003%；严格控制铁水P含量，采用优质废钢，LF精炼采用白渣操作，钢水化学成分按照目标值控制，钛铁在LF中后期加入。RH精炼纯脱气时间≥6分钟；250RH脱气结束后软吹不小于20分钟，真空处理后进行钙处理，连铸中包目标温度1535～1550℃，拉速稳定；铸坯检验要求：中心偏析C类≤1.5，中心疏松≤0.5，[N]≤40ppm，[O]≤25ppm，[H]≤1.5ppm，将钢水浇铸成250mm厚板坯，铸坯规格250×2200，钢坯冷送。下线堆垛缓冷48小时；

（2）轧制工艺：采用两阶段TMCP轧制；轧前连铸坯再加热温度为1100～1150℃，既可以保证奥氏体晶粒不过分长大，又可以保证合金元素充分固溶，特别是Nb元素的充分溶解。采用奥氏体再结晶区和奥氏体非再结晶区两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1070℃，粗轧终轧温度为1050℃，粗轧分3～6道次轧制；粗轧的总压下量为50～60%；中间坯厚度为110mm。精轧开轧温度820℃，精轧分4～6道次轧制；总压下量为50%。粗精轧总压下率比约为2:1；轧后层流冷却，开冷温度为800℃，冷却速度约为7.2℃/s，随后空冷，终冷温度为495℃；返红温度低于540～690℃。

实施例1所述355MPa级低温韧性厚钢板的屈服强度为416MPa；抗拉强度为513MPa，延伸率为28.5%；冲击功（-60℃，1/4t）为223J，252J，231J；冲击功（-60℃，1/2t）为154J，162J，168J。

实施例2

所述355MPa级低温韧性厚钢板，由以下重量百分比的成分组成：C：0.10%，Si：0.34%，

Mn：1.42%，P0.013%，S0.002%，Nb0.031%，V：0.039%，Ti：0.013%，余量Fe及不可避免杂质。所述厚钢板最终组织特征为准多边形铁素体与少量珠光体组织。

所述钢板的厚度为40mm。

所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，包括以下步骤：

（2）轧制工艺：采用两阶段TMCP轧制；轧前连铸坯再加热温度为1100～1150℃，既可以保证奥氏体晶粒不过分长大，又可以保证合金元素充分固溶，特别是Nb元素的充分溶解。采用奥氏体再结晶区和奥氏体非再结晶区两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1060℃，粗轧终轧温度为1015℃，粗轧分3～6道次轧制；粗轧的总压下量为50～60%；中间坯厚度为100mm。精轧开轧温度830℃，精轧分4～6道次轧制；总压下量为50%。粗精轧总压下率比约为2:1；轧后层流冷却，开冷温度为815℃，冷却速度约为7.5℃/s，随后空冷，终冷温度为545℃；返红温度低于540～690℃。

实施例2所述355MPa级低温韧性厚钢板的屈服强度为425MPa；抗拉强度为516MPa，延伸率为24.0%；冲击功（-60℃，1/4t）为289J，265J，273J；冲击功（-60℃，1/2t）为191J，204J，221J。

实施例3

所述355MPa级低温韧性厚钢板，由以下重量百分比的成分组成：C：0.08%，Si：0.41%，

Mn：1.49%，P0.014%，S0.003%，Nb0.043%，V：0.041%，Ti：0.014%，余量Fe及不可避免杂质。所述厚钢板最终组织特征为准多边形铁素体与少量珠光体组织。

所述钢板的厚度为60mm。

所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，包括以下步骤：

（2）轧制工艺：采用两阶段TMCP轧制；轧前连铸坯再加热温度为1100～1150℃，既可以保证奥氏体晶粒不过分长大，又可以保证合金元素充分固溶，特别是Nb元素的充分溶解。采用奥氏体再结晶区和奥氏体非再结晶区两阶段控制轧制，粗轧开轧温度为1060℃，粗轧终轧温度为1050℃，粗轧分3～6道次轧制；粗轧的总压下量为50～60%；中间坯厚度为130mm。精轧开轧温度815℃，精轧分4～6道次轧制；总压下量为50%。粗精轧总压下率比约为2:1；轧后层流冷却，开冷温度为795℃，冷却速度约为6.3℃/s，随后空冷，终冷温度为485℃；返红温度低于540～690℃。

实施例3所述355MPa级低温韧性厚钢板的屈服强度为405MPa；抗拉强度为520MPa，延伸率为27.0%；冲击功（-60℃，1/4t）为266J，291J，279J；冲击功（-60℃，1/2t）为172J，174J，199J。

实例3钢板厚度中心最终组织为准多边形铁素体和珠光体的混合组织，金相组织形貌见图1。由图可见，钢板组织以铁素体为主，细小均匀。

Claims

1.一种355MPa级低温韧性厚钢板，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：C：0.04～0.14%，Si：0.2～0.5%，Mn：1.0～1.6%，P<0.018%，S<0.005%，Nb：0.015～0.045%，V：0.02～0.05%，Ti：0.008～0.020%，余量Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述355MPa级低温韧性厚钢板，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：C：0.10%，Si：0.34%，Mn：1.42%，P0.013%，S0.002%，Nb0.031%，V：0.039%，Ti：0.013%，余量Fe及不可避免杂质。

3.根据权利要求1或2所述355MPa级低温韧性厚钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为40～60mm。

4.一种权利要求1所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，包括以下步骤：

（2）轧制工艺：采用两阶段TMCP轧制；轧前连铸坯再加热温度为1100～1150℃，粗轧温度为1050～1100℃，精轧开轧温度780℃～840℃，粗精轧总压下率比约为2:1；轧后层流冷却，冷却速度约为5～12℃/s，随后空冷，终冷温度为450～660℃。

5.根据权利要求4所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）轧制工艺中粗轧分3～6道次轧制。

6.根据权利要求5所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）轧制工艺中粗轧的总压下量为50～60%；中间坯厚度为110～130mm。

7.根据权利要求4所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）轧制工艺中精轧分4～6道次轧制；总压下量为50%。

8.根据权利要求4所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）轧制工艺中返红温度低于540～690℃。

9.根据权利要求4所述355MPa级低温韧性厚钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）冶炼工艺中下线堆垛缓冷48小时。