CN110846554A - 具有高延展性的eh32级海洋工程用钢及钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

具有高延展性的EH32级海洋工程用钢及钢板的制造方法，属于钢铁材料制备领域。所述EH32级海洋工程用钢的化学成分按重量百分比计，包括：C：0.05～0.11％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.00～1.50％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Als：0.01％～0.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明从合金元素含量、钢质洁净度控制、工艺优化与参数选择、微观组织控制等几个方面进行了大量且***的试验研究，最终制造的EH32级别钢板具有高延展性，低温韧性优异，良好的断裂韧性的特点。

Description

具有高延展性的EH32级海洋工程用钢及钢板的制造方法
技术领域
本发明属于钢铁材料制备领域，特别具有高延展性能、低温冲击韧性和断裂韧性试验性能优异的钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，虽然涉及海洋工程装备的海上事故不断减少，然而严重的海难时有发生，常会造成巨大的财产损失和生命损失。因此，重要的不仅是提供防止海洋工程装备碰撞和搁浅的措施，而且还要在发生海难时尽量减少损失。
目前，建造船舶和海洋工程装备的钢板不仅要求具有良好的强韧性匹配、低温韧性、易焊接等性能要求，而且特别提出了要求钢板具有高延展性能，目的是在船舶和海洋工程装备发生碰撞和搁浅时，让钢板吸收碰撞的能量，从而提高装备的抗碰撞能力，此项发明将为实现更安全、更可靠的海上运输做出贡献。
公开号为CN108330407A的发明专利提出一种低碳TMCP工艺EH36船板及其生产方法。该专利成分添加了微合金元素Nb:0.030～0.045％，V:0.030～0.045％，Ti:0.008～0.020％，增加了生产成本；另外该技术生产工艺开发的钢板延伸率小于30％。
公开号为CN103510000A的发明专利提出高韧性低NDT温度的船舶及海洋工程用钢材及生产工艺。该专利成分添加了微合金元素Nb:0.015～0.030％，Ti:0.005～0.020％，另外该技术生产工艺复杂，生产周期长，生产成本较高。
公开号为CN105063485A的发明专利提出一种355MPa级低温韧性厚钢板及其制备方法。该专利添加了Nb:0.015～0.045％，V:0.020～0.050％，Ti:0.008～0.020％，增加了生产成本；另外该技术生产工艺开发的钢板延伸率小于30％。
本发明通过合金减量化，采用控制轧制和控制冷却工艺调控钢板的显微组织和晶粒尺寸，得到成材率高、强度和韧性稳定、特别具有高延展性的钢板。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有高延展性的EH32级海洋工程用钢及其制造方法，本发明EH32级别钢板具有高延展性(延伸率≥33％)，低温韧性优异(-40℃冲击功≥200J)，良好的断裂韧性(NDTT温度≤-40℃)的特点。
为实现本发明目的，从合金元素含量、钢质洁净度控制、工艺优化与参数选择、微观组织控制等几个方面进行了大量且***的试验研究，最终确定了可满足本发明目的合金元素配比及制备工艺。
本发明的技术方案：
具有高延展性的EH32级海洋工程用钢，所述EH32级海洋工程用钢的化学成分按重量百分比计，包括：C：0.05～0.11％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.00～1.50％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Als：0.01％～0.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。
具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，步骤如下：
(1)冶炼工艺：按照EH32级海洋工程用钢的成分配比进行冶炼，冶炼、连铸后得到连铸坯，冶炼过程中，LF和RH精炼炉处理时间均为10～30min，中包钢水过热度≤25℃，全程保护浇铸；钢中A、B、C、D类夹杂物满足：A≤0.5、B≤0.5、C≤1.0、D≤1.0的要求。
(2)加热工艺：为防止加热过程中钢坯过热、原始奥氏体晶粒粗大，加热温度控制在1150～1200℃。
(3)轧制工艺：对连铸坯采用三阶段轧制，第一阶段轧制温度为940～980℃的奥氏体再结晶温度区，平均单道次压下率为10％以上，目的是使奥氏体充分再结晶，并细化奥氏体晶粒尺寸；第二阶段轧制温度为830～880℃的奥氏体未再结晶温度区，平均单道次压下率为10％以上；第三阶段轧制温度为730～750℃的奥氏体-铁素体两相区，累计压下率为20～30％。以上三阶段轧制的目的是使奥氏体晶粒充分变形，为相变形核提供储能和位置，提高相变形核率，两相区变形进一步减小铁素体晶粒，最终达到细化晶粒的目的。
(4)矫直工艺：矫直温度为810～850℃；提高钢板的平直度，同时防止在冷却过程中发生钢板翘曲等问题。
(5)冷却工艺：采用平均冷速为3～10℃/s的快速层流冷却***，返红温度控制在500～650℃，其目的是控制相变组织构成及尺寸，钢板要进行缓冷，缓冷时间≥24h。
所述EH32级海洋工程用钢板的拉伸断后伸长率≥33％，屈服强度≥320MPa，抗拉强度440～570Mpa。
所述EH32级海洋工程用钢板的-40℃夏比冲击功≥200J，零塑性转变温度(NDTT)小于-40℃。
所述EH32级海洋工程用钢板的显微组织为铁素体和珠光体，其中铁素体平均晶粒尺寸为5.0～8.0μm，铁素体含量为85～90％。
所述EH32级海洋工程用钢板的厚度为10～40mm。
本发明钢中各合金成分作用机理，其中百分符号％代表重量百分比：
C：是保证强度的必要元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是过高的C含量对钢的延展性、低温韧性和抗断裂韧性有负面影响，从产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.05～0.11％。
Si：是炼钢过程中主要的脱氧成分，为了得到充分的脱氧效果必须含0.10％以上，但若超过上限则会降低母材及焊接部位的韧性，以固溶形式存在的Si在提高强度的同时也能提高韧脆转变温度，因此优选Si含量为0.10～0.30％。
Mn：是保证钢的强度和韧性的必要元素。为了提高本发明材料的强韧性，因此Mn含量范围为1.00～1.50％。
P：是对低温韧性、延展性带来不利影响的元素，可以在板坯中心部位偏析以及在晶界聚集等损害低温韧性，本发明材料控制在不高于0.01％。
S：是对低温韧性、延展性带来不利影响的元素，可以形成硫化物夹杂，成为裂纹源，本发明材料控制在不高于0.01％。
Als：作为本发明必须添加的脱氧和细化晶粒元素，添加含量在0.01％以上，但超过0.08％时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。Als含量控制在0.01％～0.05％。
本发明的有益效果：
(1)本发明钢板化学成分进行了减量化设计，不添加Ni和微合金等贵重元素；通过控制硫、磷含量，特别采用控制轧制、控制冷却方法可以实现钢产品具有高延展性、优异低温韧性和断裂韧性。
(2)本发明钢板的拉伸断后伸长率≥33％，屈服强度≥320MPa，抗拉强度440～570MPa，-40℃夏比冲击功≥200J，零塑性转变温度(NDTT)≤-40℃，产品厚度范围10～40mm。
(3)发明钢中的铁素体含量为85～90％，铁素体平均晶粒尺寸范围5.0～8.0μm。
附图说明
图1位实施例的微观组织图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。
表1为实施例钢的化学成分；表2为实施例钢的冶炼工艺；表3为实施例钢的轧制工艺；表4为实施例钢的力学性能；表5为本发明实施例钢低温性能及NDTT温度。
表1本发明实施例钢化学成分
Figure BDA0002240725230000041
Figure BDA0002240725230000051
表2本发明实施例钢冶炼工艺
Figure BDA0002240725230000052
表3本发明实施例钢制备方法
Figure BDA0002240725230000053
Figure BDA0002240725230000061
表4本发明实施例钢常规拉伸力学性能及铁素体含量和平均晶粒尺寸
表5本发明实施例钢低温性能及NDTT温度
Figure BDA0002240725230000063
Figure BDA0002240725230000071

Claims (9)

1.具有高延展性的EH32级海洋工程用钢，其特征在于，所述EH32级海洋工程用钢的化学成分按重量百分比计，包括：C：0.05～0.11％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.00～1.50％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Als：0.01％～0.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，步骤如下：
(1)冶炼工艺：按照权利要求1所述具有高延展性的EH32级海洋工程用钢的成分配比进行冶炼，冶炼、连铸后得到连铸坯，冶炼过程中，LF和RH精炼炉处理时间均为10～30min，中包钢水过热度≤25℃，全程保护浇铸；钢中A、B、C、D类夹杂物满足：A≤0.5、B≤0.5、C≤1.0、D≤1.0的要求；
(2)加热工艺：加热温度控制在1150～1200℃；
(3)轧制工艺：对连铸坯采用三阶段轧制，第一阶段轧制温度为940～980℃的奥氏体再结晶温度区，平均单道次压下率为10％以上；第二阶段轧制温度为830～880℃的奥氏体未再结晶温度区，平均单道次压下率为10％以上；第三阶段轧制温度为730～750℃的奥氏体-铁素体两相区，累计压下率为20～30％；
(4)矫直工艺：矫直温度为810～850℃；
(5)冷却工艺：采用平均冷速为3～10℃/s的快速层流冷却***，返红温度控制在500～650℃，缓冷时间≥24h。
3.根据权利要求2所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述EH32级海洋工程用钢板的拉伸断后伸长率≥33％，屈服强度≥320MPa，抗拉强度440～570MPa。
4.根据权利要求2或3所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，EH32级海洋工程用钢板的，-40℃夏比冲击功≥200J，零塑性转变温度小于-40℃。
5.根据权利要求2或3所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述EH32级海洋工程用钢板的显微组织为铁素体和珠光体，其中铁素体平均晶粒尺寸为5.0～8.0μm，铁素体含量为85～90％。
6.根据权利要求4所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，所述EH32级海洋工程用钢板的显微组织为铁素体和珠光体，其中铁素体平均晶粒尺寸为5.0～8.0μm，铁素体含量为85～90％。
7.根据权利要求2、3或6所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，厚度为10～40mm。
8.根据权利要求4所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，厚度为10～40mm。
9.根据权利要求5所述的具有高延展性的EH32级海洋工程用钢板的制造方法，其特征在于，厚度为10～40mm。
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