CN110846554B - 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
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
表2本发明实施例钢冶炼工艺
表3本发明实施例钢制备方法
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
Claims (8)
1.具有高延展性的EH32级海洋工程用钢的制造方法,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;
所述具有高延展性的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。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1或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,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℃。
4.根据权利要求1或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%。
5.根据权利要求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1、2或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。
7.根据权利要求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,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。
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