CN105088095A

CN105088095A - 一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN105088095A
Application number: CN201510531178.3A
Authority: CN
Inventors: 张朋; 韦明; 叶建军; 谢良法; 李建立; 桑德广; 王晓书
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2015-11-25

Abstract

本发明公开了一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法，所述钢板的化学成分重量百分含量为：C：0.04～0.09%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.20～1.65%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，V≤0.06%，Ni≤0.6%，Cu≤0.3%，Cr≤0.3%，P≤0.010%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产工艺其包括加热工艺、轧制工艺以及冷却工艺。本发明生产的钢板塑性和韧性良好，延伸率≥26%，钢板的-40℃的夏比冲击功≥300J，-60℃的夏比冲击功≥200J，-70℃的夏比冲击功≥100J。

Description

一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法。

背景技术

近年来，随着运输业的发展和海上运输量的不断增加，带动了集装箱船逐步朝大型化方向发展。超过万箱的超大集装箱船已逐步进入到设计、建造和营运阶段，并将成为集装箱船的主力船型之一。由于超大型集装箱船具有较大的船身长度，同时还具有较大的载箱量和较高的航速，集装箱船的上甲板又有大型开口，这就使船体局部应力急剧增加，特别是万箱级集装箱船的超大尺度和大开口特性，使得船体在设计中必须考虑各种载荷的联合作用。因此，为确保大型集装箱船梁的纵向强度，通常的做法是增加仓口边缘钢板和上甲板钢板的厚度，一般使用厚度大于50mm的钢板。

对于厚钢板来说，由于厚度增加，钢板内部的平面应变状态塑性区域变小，钢板的受力状态易从平面应力状态转变为平面应变状态，在屈服应力的作用下，钢板内部容易产生大应力而使裂纹扩展，最终导致构件发生脆性断裂。为防止脆性断裂，保证船舶的安全性，对船舶中预测可能发生脆性断裂的部位和可能导致大型断裂的重要部位，要求使用具有良好塑性和韧性的钢材。

公开号为CN101341269B发明专利提出一种止裂性优良的高强度厚钢板，但钢板的-40℃的夏比冲击功仅达到200J左右，不具备-60℃和-70℃冲击韧性及良好塑性，而且添加了Al，并且选择添加了Mg、Ca和REM中的一种。

公开号为CN104404369A发明专利提出一种可大线能量焊接用厚钢板及其制造方法，但钢板不具备-60℃和-70℃冲击韧性，延伸率不能稳定在26%以上，而且添加了合金元素Mg。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法，所述钢板的延伸率≥26%，钢板的-40℃的夏比冲击功≥300J，-60℃的夏比冲击功≥200J，-70℃的夏比冲击功≥100J。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高塑性高韧性厚钢板，其特征在于，其由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04～0.09%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.20～1.65%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，V≤0.06%，Ni≤0.6%，Cu≤0.3%，Cr≤0.3%，P≤0.010%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为为50-80mm。

本发明所述钢板抗拉强度≥490MPa，延伸率≥26%，钢板的-40℃的夏比冲击功≥300J，-60℃的夏比冲击功≥200J，-70℃的夏比冲击功≥100J。

本发明还提供一种上述一种高塑性高韧性厚钢板的生产方法，其包括冶炼连铸工序和加热轧制工序，具体工艺如下：

1）加热工艺：将钢坯加热到1180～1240℃，加热总时间为t+60min，t为钢坯厚度，单位为mm；

2）轧制工艺：轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1000℃～1080℃，保证三道次压下率在12～18%；第二阶段开轧温度为（Ac3-80）℃，累计压下率50～80%，相变温度Ac3由以下公式计算，元素符号代表该元素的质量百分比：

Ac3=910-203×SQRT(C)-15.2×Ni+44.7×Si+104×V+31.5×Mo+13.1×W

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为（Ac3-380）℃，冷却速度7～15℃/s。

本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04～0.09%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.20～1.65%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，V≤0.06%，Ni≤0.6%，Cu≤0.3%，Cr≤0.3%，P≤0.010%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04%，Si：0.10%，Mn：1.20%，Nb：0.01%，Ti：0.005%，V：0.04%，Ni：0.20%，Cu：0.20%，Cr：0.20%，P：0.006%，S：0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.09%，Si：0.40%，Mn：1.65%，Nb：0.03%，Ti：0.02%，V：0.02%，Ni：0.30%，Cu：0.10%，Cr：0.10%，P：0.005%，S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.06%，Si：0.20%，Mn：1.40%，Nb：0.02%，Ti：0.015%，V：0.03%，Ni：0.30%，Cu：0.10%，Cr：0.12%，P：0.006%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的成分设计依据如下：较低的碳含量（≤0.09％）能够保证钢板在合适的冷速下生成铁素体和超低碳贝氏体组织，从而保证钢板具有较高的韧性和塑性。适当添加Nb，通过添加0.01%～0.03%的Nb来有效抑制钢板在高温区的再结晶行为，阻止晶粒长大。适当添加Ti，通过添加0.005%～0.02%的Ti来有效细化晶粒。添加适量的Ni和Cu等合金元素，保证钢板在较大的厚度情况下具有足够的淬透性。严格控制钢水中的有害元素含量，控制P≤0.010%，S≤0.005%，从而提高钢板的性能稳定性。

本发明生产工艺的设计依据如下：通过控制合适的加热温度和加热时间，保证钢坯烧透。通过第一阶段再结晶区的大压下量轧制，保证钢板组织均匀致密，晶粒得到细化；通过控制第二阶段在较低的温度进行轧制，使各道次压下量得到有效积累，从而使晶粒得到进一步细化。第二阶段较低的轧制温度还能保证钢板组织中少量铁素体的存在，使原始晶粒得到分割。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明钢板在保证具有较高强度的前提下，还具有较高的塑性和韧性，所述钢板的抗拉强度≥490MPa，延伸率≥26%，钢板的-40℃的夏比冲击功≥300J，-60℃的夏比冲击功≥200J，-70℃的夏比冲击功≥100J。满足了国内外大型钢结构工程尤其是造船业对厚钢板的需求，可广泛用于大型极地运输船、集装箱船等建造项目中。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例钢板的厚度为50mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.04%，Si：0.10%，Mn：1.20%，Nb：0.01%，Ti：0.005%，V：0.04%，Ni：0.20%，Cu：0.20%，Cr：0.20%，P：0.006%，S：0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

1）加热工艺：将钢坯加热到1180～1200℃，钢坯厚度为200毫米，加热总时间为260分钟；

2）轧制工艺：轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1000℃，其中三道次压下率分别为14%，15%，15%；计算得Ac3温度为875℃，第二阶段开轧温度为795℃，累计压下率50%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为495℃，冷却速度15℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表1所示：

表1钢板的拉伸和冲击性能

实施例2：

本实施例钢板的厚度为80mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.09%，Si：0.40%，Mn：1.65%，Nb：0.03%，Ti：0.02%，V：0.02%，Ni：0.30%，Cu：0.10%，Cr：0.10%，P：0.005%，S：0.002%，

1）加热工艺：将钢坯加热到1190～1220℃，钢坯厚度为300毫米，加热总时间为360分钟；

2）轧制工艺：轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1000℃，其中三道次压下率分别为14%，14%，15%；计算得Ac3温度为865℃，第二阶段开轧温度为785℃，累计压下率53%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为485℃，冷却速度8℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表2所示：

表2钢板的拉伸和冲击性能

实施例3：

本实施例钢板的厚度为65mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.06%，Si：0.20%，Mn：1.40%，Nb：0.02%，Ti：0.015%，V：0.03%，Ni：0.30%，Cu：0.10%，Cr：0.12%，P：0.010%，S：0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

1）加热工艺：将钢坯加热到1200～1240℃，钢坯厚度为300毫米，加热总时间为360分钟；

2）轧制工艺：轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1080℃，其中三道次压下率分别为14%，14%，13%；计算得Ac3温度为868℃，第二阶段开轧温度为788℃，累计压下率54%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为488℃，冷却速度10℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表3所示：

表3钢板的拉伸和冲击性能

实施例4：

本实施例钢板的厚度为70mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.07%，Si：0.30%，Mn：1.55%，Nb：0.016%，Ti：0.010%，V：0.06%，Ni：0.60%，Cu：0.30%，Cr：0.3%，P：0.006%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

1）加热工艺：将钢坯加热到1200～1220℃，钢坯厚度为200毫米，加热总时间为260分钟；

2）轧制工艺：轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1080℃，其中三道次压下率分别为11%，18%，14%；计算得Ac3温度为867℃，第二阶段开轧温度为787℃，累计压下率80%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为487℃，冷却速度7℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表4所示：

表4钢板的拉伸和冲击性能

Claims

1.一种高塑性高韧性厚钢板，其特征在于，其由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04～0.09%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.20～1.65%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，V≤0.06%，Ni≤0.6%，Cu≤0.3%，Cr≤0.3%，P≤0.010%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高塑性高韧性厚钢板，其特征在于，所述钢板厚度为50-80mm。

3.根据权利要求1所述的高塑性高韧性厚钢板，其特征在于，所述钢板抗拉强度≥490MPa，延伸率≥26%，钢板的-40℃的夏比冲击功≥300J，-60℃的夏比冲击功≥200J，-70℃的夏比冲击功≥100J。

4.基于权利要求1-3任意一项所述的高塑性高韧性厚钢板的生产方法，其工艺步骤如下：

2）轧制工艺：轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1000℃～1080℃，保证三道次压下率在12～18%；第二阶段开轧温度为Ac3-80℃，累计压下率50～80%，相变温度Ac3由以下公式计算，元素符号代表该元素的质量百分比：

Ac3=910-203×SQRT(C)-15.2×Ni+44.7×Si+104×V+31.5×Mo+13.1×W

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为Ac3-380℃，冷却速度7～15℃/s。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04～0.09%，Si：0.10～0.40%，Mn：1.20～1.65%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，V≤0.06%，Ni≤0.6%，Cu≤0.3%，Cr≤0.3%，P≤0.010%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04%，Si：0.10%，Mn：1.20%，Nb：0.01%，Ti：0.005%，V：0.04%，Ni：0.20%，Cu：0.20%，Cr：0.20%，P：0.006%，S：0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.09%，Si：0.40%，Mn：1.65%，Nb：0.03%，Ti：0.02%，V：0.02%，Ni：0.30%，Cu：0.10%，Cr：0.10%，P：0.005%，S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

8.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C：0.06%，Si：0.20%，Mn：1.40%，Nb：0.02%，Ti：0.015%，V：0.03%，Ni：0.30%，Cu：0.10%，Cr：0.12%，P：0.006%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。