CN101701326B

CN101701326B - 一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法

Info

Publication number: CN101701326B
Application number: CN2009102133539A
Authority: CN
Inventors: 尹雨群; 朱爱玲; 武会宾; 徐耀文
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: CN101701326A

Abstract

本发明涉及一种船板钢及其生产方法，是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，本发明采用添加少量钼、铜、镍、铬的成份设计，再结晶区轧制，变形速率在大于3s^-1，变形量大于60％；未再结晶区轧制，压缩比保持在1.5倍左右，获得足够的相变形核点，为正火做准备。冷却采用6～20℃/s的冷却速度，终冷温度在680～700℃范围内。冷却后的轧件尽快下线堆冷，堆冷温度≥600℃。冷至室温的钢板进行正火处理，正火温度910±5℃，保温时间1.0~1.2H，空冷至室温。最终得到细小均匀的铁素体和珠光体组织，材料强韧性得到同步提高。最终产品的屈服强度σs≥355MPa，抗拉强度σb≥490MPa，延伸率Ψ≥26％，(-60℃)夏比冲击功≥100J。

Description

一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种船板钢及其生产方法，具体的说是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法。

背景技术

目前，随着经济的发展，能源、原材料的需求不断增加，国际间经济往来更加频繁，海洋运输带来了造船业蓬勃发展。船用钢板在造船原材料中占相当大的比例，为降低成本、提高运输量、扩大活动范围，大型化、轻量化、优良焊接性和高的低温冲击韧性是造船用钢板的发展趋势。综合考虑强度、韧性和制造成本等因素，350～400Mpa级宽厚规格船板仍有很大需求空间。

对于宽厚高强船板的生产，普遍工艺是采用添加微合金元素配合控轧控冷等手段来实现，以满足强度和低温韧性的要求。但仍存在诸多问题：Cu、Nb等合金元素价格昂贵使得生产成本大大提高；铸坯厚度较大给连铸均匀性带来困难；宽厚轧件变形抗力较大，对轧机设备要求苛刻；控冷过程中温度梯度引起组织不均，沿厚度方向上性能不一，心部低温冲击韧性不足；板型尺寸控制等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，生产出的船板钢具有低压缩比，良好的组织均匀性，较高的强度、韧性和延伸率。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种厚规格高强高韧船板钢，按重量百分比包括以下成分：C：0.09～0.14％、Si：0.2～0.4％、Mn：1.1～1.6％、P：0.007～0.015％、Ti：0.001～0.005％、S：0.0015～0.003％、Cu：0.20～0.35％、Ni：0.15～0.40％、Mo：0.002～0.10％、Nb：0.02～0.05％、Cr：0.002～0.15％、V：0.007～0.060％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

厚规格高强高韧船板钢的工艺：包括以下步骤：

(1)铸坯堆冷72～96小时后对坯料进行均热处理，温度控制在1200～1250℃，温度均匀性控制在5～20℃，加热时间12～14min/cm，均热时间30～50min，使钢中的合金元素充分回溶，发挥其强韧化作用，保证最终成品成份及性能的均匀性；

(2)对出炉后的板坯进行高压水除磷处理，去除板坯在加热过程中所产生的氧化铁皮；

(3)对除磷后的坯料立即进行两阶段控制轧制，所述两阶段控制轧制为再结晶区轧制和未再结晶区轧制，再结晶区轧制，变形速率大于3s-1，累积变形量大于60％，终轧温度控制在1050～1080℃范围内，得到中间坯，中间坯待温厚度(mm)为1.4～1.5倍成品厚度，空冷到890±15℃，再进行未再结晶区轧制；未再结晶区轧制压缩比保持在1.45～1.55倍，终轧温度控制在810～830℃范围之内；

(4)对终轧后厚规格船板进行层流冷却，冷却速度范围控制在6-20℃/s以内，获得较小的铁素体-珠光体晶粒，终冷温度控制在680～700℃范围内，将层流冷却后的钢板尽快下线堆冷，使合金元素充分扩散，有利于沿板厚组织性能均匀以及较高的冲击韧性；

(5)对冷至室温船板要进行正火处理，正火温度910℃±5℃，升温速率1.45～1.55min/mm，保温时间(min)为1.0～1.2倍成品厚度。

本发明采用添加少量钼、铜、镍、铬的成份设计，结合实际设备能力，对控制轧制中两阶段轧制压下量的分配提出了具体的工艺指标，根据再结晶区轧制压下量对细化奥氏体的影响规律，确定中间坯待温温度区间和未再结晶区轧制的压缩比，优化轧后冷却的速度范围，均匀化组织，确定最佳正火温度及时间，实现良好组织均匀性、高强度、高延伸率和较好的低温韧性。

本发明的优点是：本发明可基于炉卷轧机生产的厚规格高强高韧正火E36船板；本发明的船板钢具有低压缩比：对坯料进行两阶段控轧，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制，充分考虑轧机能力，设定最佳变形温度和变形量，在再结晶区变形，随变形量的增加，奥氏体再结晶晶粒细化效果明显，变形速率在大于3s^-1，粗轧终轧温度在1050℃左右，在未再结晶区进一步压下变形，奥氏体晶粒被压扁，获得足够的相变形核部位和畸变能，有助获得细小组织，采用150mm的铸坯可以生产60mm后的E36成品高强船用钢板；本发明的船板钢具有良好的组织均匀性：轧态板坯沿板厚方向存在轻微的组织不均，经过正火处理后均匀性得到明显改善；本发明的船板钢具有较高的强度、韧性和延伸率：船板沿厚度方向1/4处以及心部屈服强度σs≥355Mpa，相当一部分超过400Mpa，抗拉强度σb≥490MPa，延伸率Ψ≥26％，-60℃夏比冲击功＞100J，部分冲击功在200J以上。

附图说明

图1为实施例1中板坯表面处的光学金相组织照片。

图2为实施例1中板坯1/4处的光学金相组织照片。

图3为实施例1中板坯心部的光学金相组织照片。

图4为实施例1正火后的金相组织照片。

图5为实施例2中板坯表面处的光学金相组织照片。

图6为实施例2中板坯1/4处的光学金相组织照片。

图7为实施例2中板坯心部的光学金相组织照片。

图8为实施例2正火后的金相组织照片。

具体实施方式

实施例一

本实施例是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，将成分按重量百分数计：C 0.1133％、Si 0.312％、Mn 1.4812％、Ni 0.228％、Cu 0.0337％、Mo 0.005％、Nb 0.028％、Ti 0.004％、P 0.0083％、S 0.0019％、Cr 0.0734％、V 0.0436％，余量为Fe及不可避免夹杂，连铸厚度为150mm的坯料。

铸坯堆冷72小时以上，把坯料在1200℃均热，温度均匀性小于20℃，加热速度12～14min/cm，保温30～50min后进行高压水除磷，进行两阶段控轧。再结晶区精轧温度是1060℃，变形速率为3s^-1，4道次变形量为60％，中间坯厚度控制在90mm。未再结晶区轧制开轧温度为840℃，经3道次轧制后，达到最终产品厚度60mm，压缩比为2.5，终轧温度为805℃。

终轧后进行空冷，板坯尽快下线堆冷，堆冷温度＞600℃。

对冷却至室温的板坯进行正火处理，加热速度1.5min/mm，保温时间72min，然后进行空冷。

由图1～图4所示，对正火前后的试样金相组织进行对比可以发现，经过正火后的组织更加均匀细小。对成品进行检测：纵向1/2、1/4处-60℃夏比冲击功分别为168J和220J，横向1/2、1/4处-60℃夏比冲击功分别为158J和194J；按板厚1/2棒样、1/4棒样和全厚板状试样测得屈服强度分别为355.22MP、357.49Mpa和378Mpa，抗拉强度分别为516.04MP、522.31Mpa和505.39Mpa，延伸率分别为31.25％、29.5％和32.5％。

从上述实施例可知，本发明宽厚规格高强高韧正火E36船板钢的生产方法，通过控轧和正火工艺，有效的改善厚度方向上组织均匀性，实现了强度韧性的同步提高。

实施例二

本实施例是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，将成分按重量百分数计，C 0.1247％、Si 0.309％、Mn 1.49％、Ni 0.29％、Cu 0.0385％、Mo 0.0069％、Nb 0.0332％、Ti 0.008％、P 0.0084％、S 0.0011％、Cr 0.0619％、V 0.049％，余量为Fe及不可避免夹杂，连铸厚度为150mm的坯料。

铸坯堆冷72小时以上，坯料均热段温度1257℃，温度均匀性小于20℃，加热速度12～14min/cm，保温30～50min后进行高压水除磷，进行两阶段控轧。再结晶区开轧温度是1075℃，变形速率为3s^-1，5道次变形量为65％，中间坯厚度控制在90mm。未再结晶区轧制开轧温度为850℃，经4道次轧制后，达到最终产品厚度60mm，压缩比为2.5，终轧温度为830℃。

终轧后进行适当层流冷却，冷却速度为15℃/s，终冷温度685℃，板坯尽快下线堆冷，堆冷温度＞600℃。

由图5～图8可知，对正火前后的试样金相组织进行对比可以发现，经过正火后的组织更加均匀。对成品进行检测：纵向1/2、1/4处-60℃夏比冲击功分别为103J和136J，横向1/2、1/4处-60℃夏比冲击功分别为104J和116J；按板厚1/2棒样、1/4棒样和全厚板状试样测得屈服强度分别为365.75MP、357.45Mpa和385.89Mpa，抗拉强度分别为540.33MP、538.93Mpa和517.72Mpa，延伸率分别为27.50％、26.50％和29.82％。

从上述实施例可知，本发明厚规格高强高韧正火E36船板钢的生产方法，通过控轧控冷和正火工艺，有效的改善厚度方向上组织均匀性，实现了高强高韧的目的。

本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims

1.一种厚规格高强高韧船板钢的生产方法，厚规格高强高韧船板钢按重量百分比由以下成分组成：C：0.09～0.14％、Si：0.2～0.4％、Mn：1.1～1.6％、P：0.007～0.015％、Ti：0.001～0.005％、S：0.0015～0.003％、Cu：0.20～0.35％、Ni：0.15～0.40％、Mo：0.002～0.10％、Nb：0.02～0.05％、Cr：0.002～0.15％、V：0.007～0.060％，余量为Fe及不可避免的夹杂；

其特征在于：生产方法包括以下步骤：

(1)铸坯堆冷72～96小时后对坯料进行均热处理，温度控制在1200～1250℃，温度均匀性控制在5～20℃，加热时间12～14min/cm，均热时间30～50min，使钢中的合金元素充分回溶；

(2)对出炉后的板坯进行高压水除鳞处理，去除板坯在加热过程中所产生的氧化铁皮；

(3)对除鳞后的坯料立即进行两阶段控制轧制，所述两阶段控制轧制为再结晶区轧制和未再结晶区轧制；

(4)对终轧后厚规格船板进行层流冷却，冷却速度范围控制在6-20℃/s以内，终冷温度控制在680～700℃范围内，将层流冷却后的钢板尽快下线堆冷，堆冷温度≥600℃；

(5)对冷至室温船板要进行正火处理，正火温度910℃±5℃，加热时间1.45～1.55min/mm，保温时间min为1.2倍成品厚度mm；

所述步骤(3)中，再结晶区轧制，变形速率大于3s-1，累积变形量大于60％，终轧温度控制在1050～1080℃范围内，得到中间坯，中间坯待温厚度为1.4～1.5倍成品厚度，空冷到890±15℃，再进行未再结晶区轧制；未再结晶区轧制压缩比保持在1.4～1.5倍，终轧温度控制在810～830℃范围之内。