CN112746218A

CN112746218A - 低成本、高止裂、可大热输入焊接yp420级钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN112746218A
Application number: CN201911396570.6A
Authority: CN
Inventors: 刘自成; 钟武波; 胡战; 刘斌
Original assignee: Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-05-04
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: CN112746218B

Abstract

低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板及其制造方法，采用低C‑超低Si‑高Mn‑Nb系低合金钢作为基础，尽可能减少钢中Al的含量、Ti‑B微合金化Mn/C≥22、0.27≤B/N≤0.38、[(％Mn)+3.16(％Si)+22.36(％P)+11.65(％S)]×(％C)≤0.16、Ca处理且Ca/S比控制在1.0～3.0之间及(％Ca)×(％S)^0.28≤1.0×10^‑3；优化TMCP工艺，使成品钢板的显微组织为细小铁素体+少量细小弥散分布的贝氏体，显微组织平均晶粒尺寸在15μm以下；在获得均匀优异的母材钢板低温韧性、止裂特性的同时，大热输入焊接时HAZ的低温韧性也同样优异，即母材钢板‑50℃KV₂≥100J、焊接模拟热影响区(HAZ)‑50℃KV₂≥47J；特别适用于冰海地区的破冰船壳体、海洋平台、跨海大桥、海洋风电结构、港口机械等，且能够实现低成本稳定批量工业化生产。

Description

低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板及其制造方法，其屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥520MPa、-50℃的夏比冲击功(单个值)≥100J、可大热输入焊接性的钢板(大热输入钢板焊接热影响区-50℃的夏比冲击功(单个值)≥47J)。

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、船舶制造、桥梁结构、锅炉压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性、焊接性提出更高的要求，即在维持较低制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量而节约成本，减轻钢构件自身重量、稳定性和安全性。目前世界范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，通过合金组合设计、革新控轧/TMCP技术或在线热处理工艺获得更好的显微组织匹配，从而使钢板得到更优良强韧性、强塑性匹配、耐海水腐蚀性、更优良的焊接性及抗疲劳性能；本发明钢板正是采用上述技术，低成本地开发出强韧性、强塑形匹配及低温韧性优良且可大热输入焊接的重钢结构用宽厚钢板。

现有技术在制造屈服强度≥420MPa、-60℃的低温冲击韧性≥34J的厚钢板时，一般要在钢中添加一定量的Ni或Cu+Ni元素(≥0.30％)，导致制造成本相对较高【The Firth(1986)international Symposium and Exhibit on Offshore Mechanics and ArcticEngineering，1986，Tokyo，Japan，354；“DEVELOPMENTS IN MATERIALS FOR ARCTICOFFSHORE STRUCTURES”；“Structural Steel Plates for Arctic Use Produced byMultipurpose Accelerated Cooling System”(日文)，川崎制铁技报，1985，No.168～72；“Application of Accelerated Cooling For Producing 360MPa Yield Strength Steelplates of up to 150mm in Thickness with Low Carbon Equivalent”，AcceleratedCooling Rolled Steel，1986，209～219；“High Strength Steel Plates For Ice－Breaking Vessels Produced by Thermo－Mechanical Control Process”，AcceleratedCooling Rolled Steel，1986，249～260；“420MPa Yield Strength Steel Plate withSuperior Fracture Toughness for Arctic Offshore Structures”，Kawasaki steeltechnical report，1999，No.40，56；“420MPa and 500MPa Yield Strength Steel Platewith High HAZ toughness Produced by TMCP for Offshore Structure”，Kawasakisteel technical report，1993，No.29，54；“Toughness Improvement in BainiteStructure by Thermo-Mechanical Control Process”(日文)住友金属，Vol.50,No.1(1998),26；“冰海地区使用的海洋平台结构用钢板”(日文)，钢铁研究，1984，第314号，19～43】，以确保母材钢板具有优异的低温韧性，采用＜50KJ/cm的热输入焊接时，热影响区HAZ的韧性也能够达到-60℃KV₂≥34J；但是采用超大热输入(≥100KJ/cm)焊接时，焊接热影响区(HAZ)的低温韧性一般比较难以达到，热影响区(HAZ)低温韧性发生严重劣化。大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的低温韧性，对于如何在焊接条件下，获得优良的热影响区(HAZ)低温韧性说明的较少，尤其采用超大热输入焊接时如何保证热影响区(HAZ)的低温韧性少之又少，且为了保证钢板的低温韧性，钢中一般均加入一定量的Ni或Cu+Ni元素，钢板超大热输入焊接热影响区(HAZ)低温韧性也很少能够达到-60℃(日本专利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平开4-285119、特平开4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、美国专利US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104)。

目前改善超大热输入焊接钢板热影响区(HAZ)低温韧性的只有日本新日铁公司采用氧化物冶金技术(美国专利US Patent 4629505、欧洲专利WO 01/59167A1)，即在大热输入焊接过程中，在熔合线附近，由于长时间高温作用，TiN粒子发生溶解而失去作用，Ti₂O₃比TiN更加稳定，即使到达钢的熔点，也不会发生溶解。Ti₂O₃粒子可成为奥氏体晶内针状铁素体形核位置，促进奥氏体晶内针状铁素体(acicular ferrite－AF)形核，有效地分割奥氏体晶粒，细化HAZ组织，形成高强高韧性的针状铁素体组织；日本JFE也开发出一种可大热输入焊接的钢板，其通过Ti-Al-B-N组合设计，并匹配特殊的高B含量焊丝，在大热输入焊接热循环过程中，焊接热影响区形成先析出的BN粒子作为晶内铁素体异质形核点，促进晶内铁素体形核，分割焊接热影响区粗大的奥氏体晶粒，获得均匀细小的铁素体+珠光体晶粒，确保钢板大热输入焊接热影响区具有优良的低温韧性与止裂特性(まてりあ，2004年43巻3号，P.232)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板及其制造方法，通过低成本合金组合设计，并与TMCP制造工艺相结合，在获得均匀优异的母材钢板低温韧性、止裂特性的同时，大热输入焊接时HAZ的低温韧性也同样优异，即母材钢板-50℃KV₂≥100J、焊接模拟热影响区(HAZ)-50℃KV₂≥47J；不仅低成本地生产出综合性能优良的TMCP钢板，而且大幅度地缩短了钢板的制造周期；特别适用于冰海地区的破冰船壳体、海洋平台、跨海大桥、海洋风电结构、港口机械等，并且能够实现低成本稳定批量工业化生产。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明从合金组合设计入手，采用低C-超低Si-高Mn-Nb系低合金钢作为基础，尽可能减少钢中Al的含量、Ti-B微合金化Mn/C≥22、0.27≤B/N≤0.38、[(％Mn)+3.16(％Si)+22.36(％P)+11.65(％S)]×(％C)≤0.16、Ca处理且Ca/S比控制在1.0～3.0之间及(％Ca)×(％S)^0.28≤1.0×10^-3；优化TMCP工艺，即{T_开轧×[(％C)+(％Mn)/6]×V_冷速}/(ξ×T_终轧×T_停冷)≥7.1×10^-5，使成品钢板的显微组织为细小铁素体+少量细小弥散分布的贝氏体，显微组织平均晶粒尺寸在15μm以下，在获得均匀优异的母材钢板低温韧性、止裂特性的同时，大热输入焊接时HAZ的低温韧性也同样优异，即母材钢板-50℃KV₂≥100J、焊接模拟热影响区(HAZ)-50℃KV₂≥47J；并且能够实现低合金成本制造。

具体的，本发明的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板，其成分重量百分比为：

C：0.035％～0.075％

Si：0.01～0.10％

Mn：1.45％～1.75％

P：≤0.013％

S：≤0.0025％

Nb：0.010％～0.030％

Ti：0.008％～0.015％

Al：≤0.010％

B：0.0015％～0.0030％

N：0.0050％～0.0080％

Ca：0.001％～0.003％，

其余为Fe和其它不可避免的杂质；且上述元素含量必须同时满足如下关系：

Mn/C≥22；

0.27≤B/N≤0.38；

[(％Mn)+3.16(％Si)+22.36(％P)+11.65(％S)]×(％C)≤0.16；

Ca处理且Ca/S比控制在1.0～3.0之间，及(％Ca)×(％S)^0.28≤1.0×10^-3；

{T_开轧×[(％C)+(％Mn)/6]×V_冷速}/(ξ×T_终轧×T_停冷)≥7.1×10^-5，其中，

T_开轧为未再结晶开轧温度，单位为K；

T_终轧为未再结晶终轧温度，单位为K；

T_停冷为加速冷却停止温度，单位为K；

ξ为未再结晶控轧累计压下率，单位为％；

V_冷速为钢板加速冷却速度，单位为K/s。

Mn/C≥22：改善显微组织形态，均匀、细化铁素体晶粒；同时减小回火贝氏体内部碳化物析出尺寸，改善回火下贝氏体内部碳化物的分布与形貌，提高贝氏体本征低温冲击韧性，确保钢板复相组织(铁素体+少量贝氏体)晶粒均匀细小、本征韧性优良，钢板韧脆转变温度低于-50℃。

0.27≤B/N≤0.38：保证大热输入焊接热影响区具有数量足够、分布弥散的BN析出的同时，母材钢板与焊接热影响区均具有一定的固溶B原子存在。实现如下作用：A)在超低碳、低碳当量条件下，通过固溶B的高淬透性，保证母材钢板的高强度、高强度与低温韧性的平衡；其次固溶B抑制大热输入焊接热影响区奥氏体晶界粗大的侧板条铁素体形成，促进奥氏体晶内铁素体形成，改善大热输入焊接热影响区的低温韧性；B)在钢板经历大热输入焊接过程中，焊接热影响区弥散分布的BN促进奥氏体晶内铁素体形核，分割粗大的热影响区原奥氏体晶粒，细化热影响区的显微组织，改善大热输入焊接热影响区的低温韧性；这是本发明关键技术之一。

[(％Mn)++3.16(％Si)+22.36(％P)+11.65(％S)]×(％C)≤0.16：抑制钢板中心部位偏析，改善钢板止裂特性与焊接性；抑制大热输入焊接热影响区M-A形成、减少热影响区M-A数量、减小热影响区M-A尺寸，促进热影响区内多边形铁素体相变及M-A在焊接热循环过程中分解，提高大热输入焊接热影响区的低温韧性及止裂特性，极大提高焊接结构安全可靠性；这是本发明关键技术之一。

Ca处理，且Ca/S比控制在1.0～3.0之间及(％Ca)×(％S)^0.28≤1.0×10^-3：确保硫化球化且夹杂物对低温韧性和焊接性影响降低到最小的同时，Ca(O,S)粒子均匀细小分布在钢中，抑制大热输入焊接热影响区奥氏体晶粒长大，改善焊接热影响区低温韧性与止裂特性。

{T_开轧×[(％C)+(％Mn)/6]×V_冷速}/(ξ×T_终轧×T_停冷)≥7.1×10^-5，1)保证钢板未再结晶控轧过程中，奥氏体具有足够的应变累计，在随后的加速冷却过程中，大量细小均匀的先共析铁素体析出；2)未相变的奥氏体通过先共析铁素体析出而富碳，提高了未相变的奥氏体稳定性，保证奥氏体在较低温度下转变成贝氏体，贝氏体组织晶团尺寸细小，具有优良的本征韧性；3)通过化学成分与TMCP工艺的匹配，最终得到钢板显微组织为均匀细小的铁素体+少量细小贝氏体组织，实现在超低C、低碳当量Ceq与低合金成本的条件下，钢板具有高强度、优良的低温韧性与止裂特性的同时，钢板可承受大热输入焊接，焊接热影响区低温韧性与止裂特性优良；这是本发明关键技术之一。

在本发明钢的成分设计中：

C对TMCP钢板的强度、低温韧性、延伸率及焊接性尤其大热输入焊接性影响很大，从改善TMCP钢板低温韧性和大热输入焊接性角度，希望钢中C含量控制得较低；但是从钢板钢的强度、低温韧性、止裂特性及生产制造过程中显微组织控制与制造成本的角度，C含量不宜控制得过低；过低C含量易导致晶界迁移率过高，母材钢板与焊接HAZ显微组织晶粒粗大且易形成混晶结构，而且钢中C含量过低导致晶界弱化，严重劣化母材钢板与焊接HAZ的低温韧性；因此，C含量合理范围为0.035％～0.075％。

Si促进钢水脱氧并能够提高钢板强度，但是采用Al脱氧的钢水，Si的脱氧作用不大，Si虽然能够提高钢板的强度，但是Si严重损害钢板的低温韧性、延伸率及焊接性，尤其在大热输入焊接条件下，Si不仅促进M-A岛形成，而且形成的M-A岛尺寸较为粗大、分布不均匀，严重损害焊接热影响区(HAZ)的低温韧性与止裂特性，因此钢中的Si含量应尽可能控制得低，考虑到炼钢过程的经济性和可操作性，Si含量控制在0.01～0.10％。

Mn作为最重要的合金元素在钢中除提高钢板的强度外，还具有扩大奥氏体相区、降低Ar₃点温度、细化TMCP钢板晶粒而改善钢板低温韧性与止裂特性、促进低温相变组织形成而提高钢板强度的作用；但是Mn在钢水凝固过程中容易发生偏析，尤其Mn含量较高时(尤其钢中C含量较高时)，不仅会造成浇铸操作困难，而且容易与C、P、S等元素发生共轭偏析现象，加重铸坯中心部位的偏析与疏松，铸坯中心严重的区域偏析在后续的TMCP及焊接过程中易形成异常组织，导致钢板低温韧性与止裂特性低下和焊接接头出现裂纹；因此根据C含量范围，选择适宜的Mn含量范围对于TMCP钢板极其重要，适合Mn含量为1.45％～1.75％。

P作为钢中有害夹杂对钢的机械性能，尤其低温冲击韧性、止裂特性、延伸率及焊接性(尤其大热输入焊接性)具有巨大的损害作用，理论上要求越低越好；但考虑到炼钢可操作性和炼钢成本，对于要求可大线能量焊接、-50℃韧性、高强度及可大热输入焊接的TMCP钢板，P含量需要控制在＜0.013％。

S作为钢中有害夹杂对钢的低温韧性、止裂特性具有很大的损害作用，更重要的是S在钢中与Mn结合(尤其Mn含量较高时)，形成MnS夹杂物，在热轧过程中，MnS的可塑性使MnS沿轧向延伸，形成沿轧向MnS夹杂物带，严重损害钢板的低温冲击韧性与质量特性、延伸率、Z向性能、焊接性(尤其大热输入焊接性)，同时S还是热轧过程中产生热脆性的主要元素，理论上要求越低越好；但考虑到炼钢可操作性、炼钢成本和物流顺畅原则，对于要求可大热输入焊接、-50℃韧性、高强度、可大热输入焊接且Mn含量较高的TMCP钢板，S含量需要控制在＜0.0025％。

为了确保TMCP过程中钢中具有一定固溶B原子偏聚在奥氏体晶界，抑制晶界铁素体形成，促进TMCP过程中低温相变组织贝氏体/马氏体形成，实现超低碳、低碳当量条件下的高强度；其次钢中具有足够的B原子在焊接热循环过程中与N原子结合，生成一定数量弥散分布的BN粒子，促进大热输入焊接过程中，铁素体晶粒在奥氏体晶内形成，分割原粗大的奥氏体晶粒，细化大热输入焊接热影响区显微组织，提高焊接热影响区低温韧性；因此钢中的B元素含量不得低于0.0015％；但是当钢中B含量过高，在原奥氏体晶界上析出大量粗大的Fe₂₃(CN)₆，严重脆化母材钢板及焊接热影响区低温韧性、止裂特性与塑性，导致钢板冷热加工特性、服役承载与抗裂止裂特性急剧恶化，钢板服役过程中安全性不可保障，因此钢板B含量不得超过0.0030％。

Ti与N亲合力远大于B与N的亲合力，少量添加Ti时，N优先与Ti结合，生成弥散分布的TiN粒子，抑制TMCP过程中奥氏体晶粒过分长大，改善钢板低温韧性与止裂特性；更重要的是在一定程度上抑制大热输入焊接过程中热影响区(距离熔合线较远区域)晶粒长大，改善热影响区低温韧性与止裂特性；添加Ti含量过少(0.008％)所起作用不大，当Ti含量添加过多时(0.015％)，抑制钢中BN粒子析出、导致BN粒子数量稀少，无法改善大热输入焊接热影响区低温韧性；此外，钢中Ti含量特别多时，钢中N大部分为Ti所结合，导致钢中固溶B含量过高，影响钢板低温韧性与大热输入焊接性；因此适宜的Ti含量范围为0.008％～0.015％。

钢中添加微量的Nb元素目的是进行未再结晶控制轧制、提高TMCP钢板强度和韧性，当Nb添加量低于0.010％时，除不能有效发挥的控轧作用之外，对TMCP钢板强化能力也不足；当Nb添加量超过0.030％时，大热输入焊接条件下诱发上贝氏体(Bu)形成和Nb(C,N)二次析出脆化作用，严重损害大热输入焊接热影响区(HAZ)的低温韧性，因此Nb含量控制在0.010％～0.030％之间，获得最佳的控轧效果、实现TMCP钢板强韧性/强塑性匹配的同时，又不损害大热输入焊接HAZ的韧性。

确保大热输入焊接热影响区内具有足够的BN粒子促进铁素体形核，分割热影响区粗大的原奥氏体晶粒，细化大热输入焊接热影响区显微组织、改善大热输入焊接热影响区低温韧性，钢中N含量不得低于0.0050％；然而当钢中N含量过高时，钢中的B原子全部与N原子结合，生成BN粒子后，钢中不存在固溶B原子，导致超低C、低碳当量成分钢板强度低下，不能满足开发要求；此外，钢中过多的N含量达到大热输入焊接热影响区固溶N原子增加，严重劣化焊接热影响区低温韧性；因此钢中N含量不得超过0.0080％。

为了确保钢中形成数量足够的BN粒子，抑制AlN粒子大量生成，钢中Al含量上限必须进行控制；因此，钢中Al不得高于0.010％。

对钢进行Ca处理，一方面可以进一步纯洁钢液，另一方面对钢中硫化物进行变性处理，使之变成不可变形的、稳定细小的球状硫化物、抑制S的热脆性、提高钢板的低温韧性、延伸率及Z向性能、改善钢板韧性的各向异性。Ca加入量的多少，取决于钢中S含量的高低，Ca加入量过低，处理效果不大；Ca加入量过高，形成Ca(O,S)尺寸过大，脆性也增大，可成为断裂裂纹起始点，降低钢的低温韧性和延伸率，同时还降低钢质纯净度、污染钢液；因此Ca含量的合适范围为0.0010％～0.0030％。

本发明所述的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板的制造方法，其包括如下步骤：

1)冶炼、铸造

按照上述成分冶炼、连铸成板坯；

2)板坯加热，加热温度控制在1080℃～1150℃之间；

3)轧制，钢板总压缩比(板坯厚度/成品钢板厚度)≥3.0

第一阶段为普通轧制；

第二阶段采用未再结晶控制轧制，控轧开轧温度控制在750℃～820℃，轧制道次压下率≥7％，累计压下率≥50％，终轧温度740℃～780℃；

4)冷却

控轧结束后，钢板运送到冷却设备处，随即对钢板进行加速冷却，钢板开冷温度730℃～770℃，冷却速度≥6℃/s，停冷温度350℃～600℃，随后钢板自然空冷至350℃后进行缓冷，缓冷工艺为钢板温度表面大于300℃的条件下至少保温24小时。

根据本发明所述钢板的成分，板坯加热温度控制在1080℃～1150℃之间，确保钢中Nb在板坯加热过程中全部固溶到奥氏体中去的同时，板坯奥氏体晶粒不发生反常长大。

钢板总压缩比(板坯厚度/成品钢板厚度)≥3.0，保证轧制形变穿透到钢板芯部，改善钢板中心部位显微组织与性能。

第一阶段为普通轧制，采用轧机最大轧制能力进行连续轧制，最大程度提高轧线产能的同时，确保形变钢坯发生再结晶，细化奥氏体晶粒。

第二阶段采用未再结晶控制轧制，根据上述钢中Nb元素含量范围，为确保未再结晶控轧效果，控轧开轧温度控制在750℃～820℃，轧制道次压下率≥7％，累计压下率≥50％，终轧温度740℃～780℃。

控轧结束后，钢板立即运送到加速冷却设备处，随即对钢板进行加速冷却；钢板开冷温度730℃～770℃，冷却速度≥6℃/s，停冷温度为350℃～600℃，随后钢板自然空冷至350℃后进行缓冷脱氢，缓冷工艺为钢板温度表面大于300℃的条件下至少保温24小时。

本发明的有益效果：

本发明钢板通过低成本合金组合设计，并与TMCP制造工艺相结合，不仅低成本地生产出综合性能优良的TMCP钢板，而且大幅度地缩短了钢板的制造周期，为企业创造巨大的价值，实现了制造过程的绿色环保。

钢板的高性能高附加值集中表现在钢板具有高强度、优异的低温韧性与止裂特性的同时，钢板的焊接性(尤其大热输入焊接性)也同样优异，成功地解决了在超低C、低碳当量条件下，钢板获得高强度、优良的低温韧性与止裂特性，极大地提高了大型重钢结构的安全稳定性、抗裂纹扩展特性；良好的焊接性(尤其大热输入单道次焊接)节省了用户钢构件制造的成本，大幅度地缩短了用户钢构件制造的时间，为用户创造了巨大的价值。

附图说明

图1为本发明实施例3显微组织(1/4厚度)照片；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明实施例钢板成分参见表1，表2～表3为本发明实施例的工艺参数，表4为本发明实施例钢的性能参数。

由图1可知，钢板的显微组织为细小铁素体+少量细小弥散分布的贝氏体，显微组织平均晶粒尺寸在15μm以下；在获得均匀优异的母材钢板低温韧性、止裂特性的同时，大热输入焊接时HAZ的低温韧性也同样优异，并且能够实现低合金成本批量制造。在获得均匀优异的母材钢板低温韧性、止裂特性的同时，大热输入焊接时HAZ的低温韧性也同样优异，即母材钢板-50℃KV₂≥100J、焊接模拟热影响区(HAZ)-50℃KV₂≥47J；并且能够实现低合金成本制造。

本发明钢板通过低成本合金成分组合设计，并与TMCP制造工艺相结合，不仅低成本地生产出综合性能优良的TMCP钢板，而且大幅度地缩短了钢板的制造周期，为企业创造巨大的价值，实现了制造过程的绿色环保。钢板的高性能高附加值集中表现在超低碳、低碳当量条件下，钢板具有优异的强韧性与强塑性匹配、止裂特性的同时，钢板的焊接性(尤其大线能量焊接性)也同样优异，极大地提高了大型重钢结构的安全稳定性、抗脆性断裂的性能；良好的焊接性节省了用户钢构件制造的成本，缩短了用户钢构件制造的时间，为用户创造了巨大的价值，因而此类钢板不仅是高附加值、绿色环保性的产品。

本发明钢板主要用于海上风电结构、破冰船壳体、海洋平台、跨海大桥、港口机械及南极考察站钢结构等，并且能够实现低成本稳定批量工业化生产，打破了国外低温用结构钢的技术垄断与技术壁垒。

随着我国国民经济发展，建设节约型和谐社会的要求，海洋开发已摆到日事议程，目前我国海洋工程建设，尤其绿色能源的海上风电建设方兴未艾；海洋工程建设及其相关装备制造业的关键材料――可大热输入低温结构钢板具有广阔的市场前景。

Claims

1.低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板，其成分重量百分比为：

C：0.035％～0.075％

Si：0.01～0.10％

Mn：1.45％～1.75％

P：≤0.013％

S：≤0.0025％

Nb：0.010％～0.030％

Ti：0.008％～0.015％

Al：≤0.010％

B：0.0015％～0.0030％

N：0.0050％～0.0080％

Ca：0.001％～0.003％，

Mn/C≥22；

0.27≤B/N≤0.38；

[(％Mn)+3.16(％Si)+22.36(％P)+11.65(％S)]×(％C)≤0.16；

Ca处理，且Ca/S比控制在1.0～3.0之间，及(％Ca)×(％S)^0.28≤1.0×10^-3；

T_开轧为未再结晶开轧温度，单位为K；

T_终轧为未再结晶终轧温度，单位为K；

T_停冷为加速冷却停止温度，单位为K；

ξ为未再结晶控轧累计压下率，单位为％；

V_冷速为钢板加速冷却速度，单位为K/s。

2.如权利要求1所述的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板，其特征是，所述钢板的显微组织为细小铁素体+少量细小弥散分布的贝氏体，显微组织平均晶粒尺寸在15μm以下。

3.如权利要求1或2所述的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板，其特征是，所述钢板的屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥520MPa、-50℃的夏比冲击功(单个值)≥100J。

4.如权利要求1所述的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板的制造方法，其特征是，包括如下步骤：

1)冶炼、铸造

按照权利要求1所述的成分冶炼、连铸成板坯；

2)板坯加热，加热温度控制在1080℃～1150℃之间；

3)轧制，钢板总压缩比即板坯厚度/成品钢板厚度≥3.0

第一阶段为普通轧制；

4)冷却

5.如权利要求4所述的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板的制造方法，其特征是，所述钢板的显微组织为细小铁素体+少量细小弥散分布的贝氏体，显微组织平均晶粒尺寸在15μm以下。

6.如权利要求4所述的低成本、高止裂、可大热输入焊接YP420级钢板的制造方法，其特征是，所述钢板的屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥520MPa、-50℃的夏比冲击功(单个值)≥100J。