CN101876033B - 一种低温高韧性船板钢及其生产方法 - Google Patents
一种低温高韧性船板钢及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低温高韧性船板钢，其成分质量百分比为：C：≤0.16％、Si：0.10％～0.50％、Mn：0.90％～1.60％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ni：≤0.80％、Cr：≤0.20％、Cu：≤0.35％、Mo：≤0.08％、Nb：≤0.05％、Ti：≤0.02％，其余为Fe和不可避免杂质，经电炉冶炼、LF炉外精炼、VD炉真空处理、浇铸、加热、控制轧制、矫直、抛丸、淬火、正火、切割，制得成品钢板。本发明钢板的化学成分设计合理，且成本低，生产的钢板厚度大，达110mm，钢板强度高，Re≥350MPa，Rm≥480MPa，A5/％≥35，低温冲击韧性良好，-60℃纵向冲击功≥250J。该钢的生产工艺简单，产品性能稳定，质量波动小。
Description
技术领域
本发明属于钢冶炼技术领域，具体涉及一种低温高韧性船板钢及其生产方法。
背景技术
船板钢主要用于制造船舶的船体和甲板，由于船舶工作环境的特殊，因此对船板钢性能的要求比较严格，首先要求具有良好的低温冲击韧性，其次要有较高的屈服强度。随着造船产量的大幅增长，以及船舶大型化、专业化和高技术含量的要求，造船用钢的趋势为船舶用钢的宽度、厚度大型化，质量进一步提高，品种更多。现在船板钢的厚度都比较小，不能满足将来的使用要求，且低温冲击韧性和屈服强度都比较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温高韧性船板钢，该船板钢的厚度为110mm，其屈服强度高，低温冲击韧性良好。
本发明的目的还在于提供一种低温高韧性船板钢的生产方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种低温高韧性船板钢，其成分质量百分比为：C：≤0.16％、Si：0.10％～0.50％、Mn：0.90％～1.60％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ni：≤0.80％、Cr：≤0.20％、Cu：≤0.35％、Mo：≤0.08％、Nb：≤0.05％、Ti：≤0.02％，其余为Fe和不可避免杂质。
优选地，船板钢的成分质量百分比为：C：0.10％～0.15％、Si：0.20％～0.30％、Mn：1.30％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.015％、Ni：0.20％～0.40％、Cr：0.04％～0.15％、Cu：0.05％～0.20％、Mo：0.005％～0.02％、Nb：0.015％～0.03％、Ti：0.002％～0.01％，其余为Fe和不可避免杂质。
一种低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤：
(1)冶炼工艺：将含有质量百分比为C：≤0.16％、Si：0.10％～0.50％、Mn：0.90％～1.60％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ni：≤0.80％、Cr：≤0.20％、Cu：≤0.35％、Mo：≤0.08％、Nb：≤0.05％、Ti：≤0.02％成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0～0.5乇，真空保持15～25分钟时破坏真空；
(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；
(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80～100℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；
(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10～25％，累计压下率70～80％，第二阶段的开轧温度不高于910℃，终轧温度为820～860℃，累计压下率30～50％；
(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；
(6)淬火工艺：加热温度为920～940℃，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min；
(7)热处理工艺：正火处理，正火温度为900～920℃，加热时间为2.0～2.5min/mm，水冷，冷却辊速25～35m/min；
(8)切割钢板，即得成品钢板。
其中，步骤(7)中，水冷时，上下集管水体积比为1∶(2～3)。
在本发明的低温高韧性船板钢中，各化学成分的作用是：C对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能具有显著影响，C含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，C含量过高会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力；Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，Si和Mo、Cr等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，但若超过0.5％时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能；Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，且价格低廉；Ni能提高钢的强度，同时也增强钢的塑性和韧性；Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时降低钢的塑性和韧性；Cu与Ni共存，产生析出相Ni3Cu对钢的高温蠕变性能有利；Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，并可提高钢的淬透性，Mo和Nb同时存在时，Mo可增大对钢轧制过程中奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化；Nb的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，同时可提高强度和韧性，在Mo存在条件下，Nb在控轧过程中可通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，Nb还可以降低钢的过热敏感性及回火脆性，改善焊接性能；Ti能形成细小的Ti的碳化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化而得到较为细小的奥氏体显微组织，Ti能提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性，阻止了游离氮对钢的淬透性产生的不利影响；P和S在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，S降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时会造成裂纹，因此应尽量减少P和S在钢中的含量。
本发明钢板的化学成分设计合理，且成本低，生产的钢板厚度大，达110mm，钢板强度高，Re≥350MPa，Rm≥480MPa，A5/％≥35，低温冲击韧性良好，-60℃纵向冲击功≥250J。该钢的生产工艺简单，产品性能稳定，质量波动小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作具体说明。
实施例1
低温高韧性船板钢，船板钢的成分质量百分比为：C：0.11％、Si：0.26％、Mn：1.50％、P：0.008％、S：0.003％、Ni：0.40％、Cr：0.06％、Cu：0.05％、Mo：0.009％、Nb：0.03％、Ti：0.003％，其余为Fe和不可避免杂质。
低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤：
(1)冶炼工艺：将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度0.5乇，真空保持25分钟时破坏真空；
(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；
(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为100℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；
(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为25％，累计压下率80％，第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度为820℃，累计压下率50％；
(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；
(6)淬火工艺：加热温度为940℃，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min；
(7)热处理工艺：正火处理，正火温度为920℃，加热时间为2.0min/mm，水冷，上下集管水体积比为1∶2，冷却辊速35m/min；
(8)切割钢板，即得成品钢板，厚度为110mm。
实施例2
低温高韧性船板钢，船板钢的成分质量百分比为：C：0.10％、Si：0.20％、Mn：1.42％、P：0.009％、S：0.003％、Ni：0.27％、Cr：0.04％、Cu：0.20％、Mo：0.020％、Nb：0.022％、Ti：0.002％，其余为Fe和不可避免杂质。
低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤：
(1)冶炼工艺：将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.5kg/吨钢，真空度0.4乇，真空保持15分钟时破坏真空；
(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；
(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；
(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10％，累计压下率70％，第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度为860℃，累计压下率30％；
(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；
(6)淬火工艺：加热温度为920℃，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min；
(7)热处理工艺：正火处理，正火温度为900℃，加热时间为2.5min/mm，水冷，上下集管水体积比为1∶3，冷却辊速25m/min；
(8)切割钢板，即得成品钢板，厚度为110mm。
实施例3
低温高韧性船板钢，船板钢的成分质量百分比为：C：0.15％、Si：0.30％、Mn：1.30％、P：0.009％、S：0.003％、Ni：0.20％、Cr：0.15％、Cu：0.12％、Mo：0.005％、Nb：0.015％、Ti：0.01％，其余为Fe和不可避免杂质。
低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤：
(1)冶炼工艺：将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.7kg/吨钢，真空度0.45乇，真空保持20分钟时破坏真空；
(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；
(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；
(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为20％，累计压下率70％，第二阶段的开轧温度910℃，终轧温度为840℃，累计压下率35％；
(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；
(6)淬火工艺：加热温度为930℃，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min；
(7)热处理工艺：正火处理，正火温度为910℃，加热时间为2.0min/mm，水冷，上下集管水体积比为1∶3，冷却辊速30m/min；
(8)切割钢板，即得成品钢板，厚度为110mm。
对实施例1、实施例2、实施例3制得的成品钢板进行力学性能测试，测试位置为钢板厚度方向1/4处，测试结果见表1。
表1各实施例钢板的力学性能测试数据
Claims (4)
1.一种低温高韧性船板钢，其特征在于，船板钢的成分质量百分比为：C：0.10％～0.15％、Si：0.20％～0.30％、Mn：1.30％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.015％、Ni：0.20％～0.40％、Cr：0.04％～0.15％、Cu：0.05％～0.20％、Mo：0.005％～0.02％、Nb：0.015％～0.03％、Ti：0.002％～0.01％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的低温高韧性船板钢，其特征在于，船板钢的厚度为110mm。
3.一种权利要求1所述低温高韧性船板钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)冶炼工艺：将含有质量百分比为C：0.10％～0.15％、Si：0.20％～0.30％、Mn：1.30％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.015％、Ni：0.20％～0.40％、Cr：0.04％～0.15％、Cu：0.05％～0.20％、Mo：0.005％～0.02％、Nb：0.015％～0.03％、Ti：0.002％～0.01％成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0～0.5乇，真空保持15～25分钟时破坏真空；
(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1330～1340℃，进行浇铸；
(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80～100℃/h，加热至1260℃，加热时间12min/mm；
(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10～25％，累计压下率70～80％，第二阶段的开轧温度不高于910℃，终轧温度为820～860℃，累计压下率30～50％；
(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；
(6)淬火工艺：加热温度为920～940℃，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min；
(7)热处理工艺：正火处理，正火温度为900～920℃，加热时间为2.0～2.5min/mm，水冷，冷却辊速25～35m/min；
(8)切割钢板，即得成品钢板。
4.根据权利要求3所述的低温高韧性船板钢的生产方法，其特征在于，步骤(7)中，水冷时，上下集管冷却水的体积比为1∶(2～3)。
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