CN103789694A - 一种高强高韧船体用钢板的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，该船体用钢板的化学成分由C、Si、Mn、Als、V、Ti、Cr、Mo、Ni、Cu、B、Fe和不可避免杂质组成，并控制杂质含量；所述制备方法包括如下步骤：1）冶炼并合金化；2）再加热，温度为1200-1220℃，保温时间为2-4小时；3）控制轧制，粗轧工序中，开轧温度为1160-1180℃，粗轧终轧温度≥970℃；精轧开轧温度870-880℃，精轧终轧温度760-770℃；4）控制冷却，冷速20-24℃/s；5）热处理，淬火加热温度为930-950℃，水淬，回火加热温度为430-450℃，保温时间为3-4小时。

Description

一种高强高韧船体用钢板的制备工艺

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高强高韧船体用钢板的制备工艺。

背景技术

船舶向大型化、高速化方向发展的趋势，使得造船用钢必须具备高强度、高韧性、厚规格、耐海水腐蚀性、易可焊接和良好成型性能等特点。生产出满足(特)厚规格，同时又能保证强度、塑性的指标、良好的低温韧性及焊接性的造船用钢，将为造船行业的飞速发展提供有力的技术保障和动力支持。

目前，在船板钢的生产中广泛应用了控轧控冷技术。通过合理设计合金元素含量和控轧控冷参数，如终轧温度、终冷温度和冷却速率等实现相变强化、细晶强化和亚晶强化等强化机制，补偿由于降碳带来的固溶强化损失，来提高强度和韧性。控轧控冷技术的应用使船板钢生产成本大大降低，但对于比较厚的船板，采用控轧控冷工艺得到的产品组织通常不均匀，影响材料的使用。

轧制后的热处理制度对低碳贝氏体钢的显微组织及析出行为具有显著影响，而组织类型、各种组织所占比例、组织细化程度和第二相粒子的析出行为等共同决定了低碳贝氏体钢的最终力学性能，因而热处理制度是进一步提高该类钢综合力学性能的关键因素之一，目前，对于屈服强度大于500MPa的高强度级别船板钢，国外的一些船级社规范中也明确要求采用QT状态交货。采用合理的热处理制度对于充分发挥低碳贝氏体钢的潜力具有十分重要的意义。采用控轧控冷技术+后续热处理工序(TMCP+QT)可使钢铁材料获得最佳的综合性能，是生产高强度(特)厚船板一个有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，该船体用钢板不但强韧性能好，而且具备良好的综合性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，该船体用钢板的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C 0.12-0.16％，Si 0.6-0.8％，Mn 1.6-1.8％，Als 0.02-0.04％，V 0.2-0.4％，Ti 0.03-0.05％，Cr 1.1-1.3％，Mo 0.6-0.8％，Ni 1.6-1.8％，Cu 0.05-0.15％，B 0.001-0.002％，P＜0.010％，S＜0.005％，O＜0.0012％，N＜0.0045％，H＜0.00015％，其余为Fe和不可避免杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）采用转炉炼钢，顶底复合吹炼深脱碳，采用RH真空处理进一步脱碳，并进行合金化；

2）再加热，温度为1200-1220℃，保温时间为2-4小时；

3）控制轧制，粗轧工序中，开轧温度为1160-1180℃，粗轧终轧温度≥970℃；精轧开轧温度870-880℃，精轧终轧温度760-770℃；

4）控制冷却，冷速20-24℃/s；

5）热处理，淬火加热温度为930-950℃，水淬，回火加热温度为430-450℃，保温时间为3-4小时。

本发明主要成分的作用如下：

碳：碳是较强的固溶强化元素，能显著提高钢板强度，但为了使钢板具有良好的焊接性能、较好的低温冲击韧性，在保证形成足够的NbC、TiC等高熔点的碳化物的情况下，不再用碳控制本发明的钢的强度。

锰：弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。

铝：在钢中和其它元素形成细小弥散分布的难熔化合物，故能细化钢的晶粒，提高钢的晶粒粗化温度，主要是AlN的影响。

钼：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。钼减缓C化物在奥氏体中的溶解速度，对钢由奥氏体分解为珠光体的转变有强烈的抑制作用。

铜：适量的铜可以提高钢的耐蚀性、强度，改善焊接、成型性与机加工性能等。

硼：强烈提高淬透性的元素。在得到相同淬透性的情况下，添加B要比添加其他合金元素更有利于钢的焊接性。加入微量B可明显抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核，使铁素体转变曲线明显右移，同时使贝氏体转变曲线变得扁平，从而在低碳的情况下，能在较宽冷却速度范围内得到贝氏体组织。

铬：主要用于提高钢的强度和淬透性。

镍：能韧化基体，特别是提高钢的低温韧性，随着钢中镍含量的增加，韧脆转变温度显著降低，低温韧性得到明显提高。

钛：一种重要的微合金元素，可形成细小的钛的碳、氮化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化从而得到较为细小的奥氏体显微组织。另外，钛的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化。

钒：钢中的强化元素，由于VC、V(CN)的沉淀强化，可使钢的强度明显提高。钒可以固定氮，在V、Nb、Ti共存的情况下，适当的钒含量对提高和焊缝韧性具有良好的作用。

本发明具有如下有益效果：

本发明生产出的产品具备良好的综合性能：力学性能R_eH＞620MPa，R_m＞740MPa，横向伸长率A＞15％，-40℃夏比冲击吸收功横向值＞75J，Z向拉伸断面收缩率＞37％，冷弯性能良好，并且焊接性能良好。

具体实施方式

实施例一

一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，该船体用钢板的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C 0.12％，Si 0.8％，Mn 1.6％，Als 0.04％，V 0.2％，Ti 0.05％，Cr 1.1％，Mo 0.8％，Ni 1.6％，Cu 0.15％，B 0.001％，P＜0.010％，S＜0.005％，O＜0.0012％，N＜0.0045％，H＜0.00015％，其余为Fe和不可避免杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）采用转炉炼钢，顶底复合吹炼深脱碳，采用RH真空处理进一步脱碳，并进行合金化；

2）再加热，温度为1200℃，保温时间为4小时；

3）控制轧制，粗轧工序中，开轧温度为1160℃，粗轧终轧温度≥970℃；精轧开轧温度880℃，精轧终轧温度760℃；

4）控制冷却，冷速20℃/s；

5）热处理，淬火加热温度为930℃，水淬，回火加热温度为450℃，保温时间为3小时。

实施例二

一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，该船体用钢板的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C 0.16％，Si 0.6％，Mn 1.8％，Al s 0.02％，V 0.4％，Ti 0.03％，Cr 1.3％，Mo 0.6％，Ni 1.8％，Cu 0.05％，B 0.002％，P＜0.010％，S＜0.005％，O＜0.0012％，N＜0.0045％，H＜0.00015％，其余为Fe和不可避免杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）采用转炉炼钢，顶底复合吹炼深脱碳，采用RH真空处理进一步脱碳，并进行合金化；

2）再加热，温度为1220℃，保温时间为2小时；

3）控制轧制，粗轧工序中，开轧温度为1180℃，粗轧终轧温度≥970℃；精轧开轧温度870℃，精轧终轧温度770℃；

4）控制冷却，冷速24℃/s；

5）热处理，淬火加热温度为950℃，水淬，回火加热温度为430℃，保温时间为4小时。

实施例三

一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，该船体用钢板的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C 0.14％，Si 0.7％，Mn 1.7％，Al s 0.03％，V 0.3％，Ti 0.04％，Cr 1.2％，Mo 0.7％，Ni 1.7％，Cu 0.10％，B 0.0015％，P＜0.010％，S＜0.005％，O＜0.0012％，N＜0.0045％，H＜0.00015％，其余为Fe和不可避免杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）采用转炉炼钢，顶底复合吹炼深脱碳，采用RH真空处理进一步脱碳，并进行合金化；

2）再加热，温度为1210℃，保温时间为3小时；

3）控制轧制，粗轧工序中，开轧温度为1170℃，粗轧终轧温度≥970℃；精轧开轧温度875℃，精轧终轧温度765℃；

4）控制冷却，冷速22℃/s；

5）热处理，淬火加热温度为940℃，水淬，回火加热温度为440℃，保温时间为3.5小时。

Claims (1)

1.一种高强高韧船体用钢板的制备工艺，其特征在于，该船体用钢板的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C 0.12-0.16％，Si0.6-0.8％，Mn 1.6-1.8％，Al s 0.02-0.04％，V 0.2-0.4％，Ti 0.03-0.05％，Cr 1.1-1.3％，Mo 0.6-0.8％，Ni1.6-1.8％，Cu 0.05-0.15％，B 0.001-0.002％，P＜0.010％，S＜0.005％，O＜0.0012％，N＜0.0045％，H＜0.00015％，其余为Fe和不可避免杂质；所述制备工艺包括如下步骤：

1）采用转炉炼钢，顶底复合吹炼深脱碳，采用RH真空处理进一步脱碳，并进行合金化；

2）再加热，温度为1200-1220℃，保温时间为2-4小时；

3）控制轧制，粗轧工序中，开轧温度为1160-1180℃，粗轧终轧温度≥970℃；精轧开轧温度870-880℃，精轧终轧温度760-770℃；

4）控制冷却，冷速20-24℃/s；

5）热处理，淬火加热温度为930-950℃，水淬，回火加热温度为430-450℃，保温时间为3-4小时。