CN105256117A

CN105256117A - 一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用tmcp钢的制造方法

Info

Publication number: CN105256117A
Application number: CN201510686845.5A
Authority: CN
Inventors: 王同良; 邱保文; 崔强
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-01-20

Abstract

本发明公开了一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法。本发明以常见连铸坯为原料，低磷硫冶炼工艺，采用TMCP工艺轧制。轧制时将中间坯近表加速冷却至Ar3以下，靠中间坯心部热量将近表重新返温，待中间坯表面温度稳定到设定开轧温度后进行未再结晶区轧制，轧后采用超快冷设备加速冷却，从而得到-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢。本发明钢板力学性能优异，可操作性强，成本低，生产效率高。

Description

一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种超低碳微合金高强钢宽厚板及其制造方法，具体地说是一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法。

背景技术

近年来，随着我国造船业快速发展，带动了船用宽厚板的快速发展。现代造船业正向着大型化、轻量化发展，高强度、高质量等级的船用宽厚、特厚板应用比例正在不断的增高。传统铁素体珠光体钢通过提高冷速改善强度和韧性的能力有限；回火马氏体高强钢通常合金成本与制造成本较高，生产周期长。而通过调整低碳贝氏体钢成分可以在很宽的冷速范围内得到强韧性匹配良好高强钢，并具有优异的焊接性能。利用低碳贝氏体这一特性可以很容易的生产高等级特厚规格钢板。

通常来说，金属材料一般通过综合强化效应达到较好的综合力学性能，具体方法有细晶强化、固溶强化、析出强化、位错强化和第二相强化等。在各种强化机制中，细晶强化是同时提高钢板强度和韧性的唯一方式。

为了降低制造成本，实现轻量化建设，在提高钢材的强度的同时得到强韧性匹配良好的钢材，需要合理的利用合金化，重点通过轧制工艺细化晶粒，使钢材获得理想的组织形态，实现高强高韧目标。

现有的涉及低温韧性优异的高强度船用TMCP钢及其制造方法，主要是通过控轧控冷或热处理方法获得高强度钢板，具体生产方法如下：

中国专利CN201310083442.2提供了一种E40高强度船板钢及制备方法，C：0.13~0.16%，Si：0.2~0.4%，Mn：1.5~1.6%，P：≤0.03%，S：≤0.005%，Ni：0.30~0.35%，V：0.055~0.065%，Nb：0.035~0.045%，Ti：0.010~0.020%，Als：0.015~0.035%，余量为Fe，其E40高强度船板钢其制备方法，包括铁水预处理工艺、转炉冶炼工艺、吹氩处理工艺、LF精炼工艺、VD精炼工艺、连铸工艺、加热工艺、控轧控冷、堆冷工艺、热处理工艺。其屈服强度控制在430~450MPa，抗拉强度控制在550~580MPa，伸长率控制在22%~24%，-40℃夏比V型冲击功控制在210~280J。其发明采用正火控冷工艺交货，与TMCP工艺性比生产环节复杂，生产成本高，并且质量等级仅达到E级水平，不能使用于极寒地区等恶劣环境下。

中国专利CN201310333265.9提供了一种具有良好低温韧性的热机械控制钢板及其制造方法，其发明中的TMCP型E40钢板，按重量百分比计，包括以下组分：C：0.04~0.10%；Si：0.10~0.30%；Mn：1.20~1.60%；P≤0.018%；S≤0.010%；Alt：0.02~0.07%；Ni：0.10~0.40%；Cu：0.10~0.30%；Mo：0.01~0.08%；Ti：0.01~0.02%；Nb：0.02~0.04%；V为0.03~0.07%；余量为Fe和不可避免的微量杂质。其发明得到了具有良好低温韧性的TMCP型E40钢板及其制造方法，但其钢板厚度范围仅为10~70mm，且质量等级仅达到E级水平，同样不能使用于极寒地区等恶劣环境下。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足，综合考虑到超低碳微合金高强钢宽厚板的高强韧性匹配，本发明的目的是提供一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，该方法以提高钢板-80℃低温韧性为目的，得到的钢板力学性能优异，可操作性强，成本低，生产效率高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，其特征在于该生产方法包含以下工序：

1）连铸坯加热温度介于1050~1250℃，采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，在再结晶温度975～1100℃的温度范围内完成粗轧，轧成1.5～4.5倍成品厚度的中间坯；

2）再结晶区轧制完成之后中间坯加速冷却至Ar3以下，靠中间坯心部热量将近表重新返温，待中间坯表面温度稳定到设定开轧温度后进行未再结晶区轧制，进行累积压下率为35%以上的轧制；

3）钢板轧后以5℃/s以上的平均冷速从Ar3点以上+20~80℃的温度冷却至500℃以下。

进一步，所述钢坯在再结晶区轧制的累积压下率为45%以上。再结晶区轧制完成之后中间坯加速冷却至Ar3以下的冷速为10~60℃/s。所述钢板厚度范围在10~100mm之间。

本发明通过优化的合金元素组合、合理的坯料设计、合理的控制两阶段轧制变形压下量；采用严格的坯料加热制度，控制铸坯原始奥氏体晶粒尺寸；一阶段轧制时尽量采用大压下工艺，控制铸坯奥氏体再结晶量；采用超快冷或ACC设备加速冷却中间坯，通过中间坯近表返温的同时控制中间坯厚度方向的温度梯度；配合精轧阶段压下制度，使奥氏体晶粒扁平化，引入大量的位错结构为针状铁素体形核提供足量的形核质点，并通过中间坯厚度方向的温度梯度将变形传递到钢板心部；最后通过超快冷或ACC设备控制钢板平均冷速和返红温度，控制相变组织类型和尺寸，最终得到钢板板厚方向性能均匀的近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板。

通过合理的低碳、低Ceq设计，低硫磷冶炼工艺，加入适量的Si、Mn配合Ni、Cr、Mo等合金元素各自添加或任意组合等方式，并辅以Al、Nb、V、Ti等微量元素，在适当发挥固溶强化、析出强化和相变强化作用的同时，重点依靠细晶强化方式同时提高所述钢板强度和韧性。

本发明通过简单的成分控制，利用TMCP技术获得了一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法。钢板近表附近为针状铁素体和板条贝氏体的混合组织、钢板1/4和1/2处为针状铁素体+低碳粒状贝氏体或铁素体+珠光体组织。

本发明钢板强韧性良好，具有优良的冷弯成型性能、低温韧性优异。通过本发明获得的-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢：材料的厚度范围为10~100mm，屈服强度、抗拉强度、延伸率满足GB712和各大船级社标准，-80℃低温冲击≥200J。具有生产工艺稳定，可操作性强，以及低成本、高性能等特点。

附图说明

图1为本发明实施例1中100mm厚低温韧性优异的高强度船用TMCP钢1/4处金相组织形貌，图中为针状铁素体+粒状贝氏体的混合组织。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于下述实施例。

一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，包含以下工序：连铸坯加热温度介于1050~1250℃，采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，在再结晶温度975～1100℃的温度范围内完成粗轧，轧成1.5～4.5倍成品厚度的中间坯；再结晶区轧制完成之后中间坯加速冷却至Ar3以下，靠中间坯心部热量将近表重新返温，待中间坯表面温度稳定到设定开轧温度后进行未再结晶区轧制，进行累积压下率为35%以上的轧制；钢板轧后以5℃/s以上的平均冷速从Ar3点以上+20~80℃的温度冷却至500℃以下。

实施例中-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢轧制工艺如表1所示，-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢力学性能如表2所示。

实施例1

目标钢种轧制工艺如表1中工艺a进行轧制，常规力学性能如表2中实施例1所示。

实施例2

目标钢种轧制工艺如表1中工艺b进行轧制，常规力学性能如表2中实施例2所示。

实施例3

目标钢种轧制工艺如表1中工艺c进行轧制，常规力学性能如表2中实施例3所示。

实施例4

目标钢种轧制工艺如表1中工艺d进行轧制，常规力学性能如表2中实施例4所示。

实施例5

目标钢种轧制工艺如表1中工艺e进行轧制，常规力学性能如表2中实施例5所示。

实施例6

目标钢种轧制工艺如表1中工艺f进行轧制，常规力学性能如表2中实施例6所示。

实施例7

目标钢种轧制工艺如表1中工艺g进行轧制，常规力学性能如表2中实施例7所示。

实施例8

目标钢种轧制工艺如表1中工艺h进行轧制，常规力学性能如表2中实施例8所示。

表1

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围。

Claims

1.一种极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，其特征在于该生产方法包含以下工序：

2.根据权利要求1所述的极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，其特征在于：所述钢坯在再结晶区轧制的累积压下率为45%以上。

3.根据权利要求1所述的极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，其特征在于：再结晶区轧制完成之后中间坯加速冷却至Ar3以下的冷速为10~60℃/s。

4.根据权利要求1所述的极地用-80℃低温韧性优异的高强度船用TMCP钢的制造方法，其特征在于：所述钢板厚度范围在10~100mm之间。