CN105803175A - 一种低压缩比特厚eh36船板钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压缩比特厚EH36船板钢及其制备方法,该钢板成品组织为回火贝氏体组织。钢板的化学成分采用船级社规范以及GB 712规定的标准成分体系,采用连铸坯TMCP控轧工艺,钢板轧制下线后,经正火后快速冷却处理,然后经回火得到回火贝氏体组织的钢板,NAC温度880~920℃,加热保温时间为2.0~2.3min/mm;水冷终冷温度为200‑500℃,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5~4.0min/mm。本发明获得的特厚EH36船板钢具有更高的冲击韧性,尤其是1/2厚度处的Akv值较高,钢材整体强度高,显微组织细小均匀。方法简单完全满足企业批量稳定化生产。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域,具体涉及一种低压缩比厚度为100~150mm的EH36船板钢及其生产方法。
背景技术
船板钢是国民经济发展所依赖的重要钢铁材料,目前,船板钢出现如下发展趋势,钢板规格尺寸向特厚方向发展,强度向高强度、高韧性发展,尺寸精度要求提高,品种向多样化发展。
目前,通用的九国船级社规范中仅有挪威船级社(DNV)规范与GB712-2011《船舶及海洋工程用钢》对150mm厚的船板做了规定,其余仅对100mm及以下的船板作了相应的规定。GB712-2011或规范中EH36钢级的成分范围适用钢板厚度范围为0-150mm,成分跨度太大,即使将成分全部调制标准上限,随着厚度的增加,强度也不可避免会下降。
另外,强度越高,韧性越难以控制。钢板越厚,强韧性特别是厚度1/2处的冲击韧性值波动的几率就越高。就目前生产技术能力,生产100-150mm的船板采用TMCP轧制是没有办法获得厚度方向上性能均匀的钢板,即使勉强制得,产品的性能也难以稳定保障。目前,少数几个钢厂是利用370-400mm的连铸坯或钢锭通过正火生产100-150mmEH36钢板。而采用钢锭的生产方式又存在成材率低,生产效率低,成本高的缺陷,一般不作为100-150mm这种特厚板EH36钢板的首选生产方式。
GB712-2011或船规要求厚度在50mm以上的EH36钢其-40℃纵向冲击韧性值(Akv)≥50J。Akv值对材料内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感。如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使冲击韧性值明显降低。连铸坯与钢板的厚度比例(压缩比)越大,钢板内部结构缺陷、显微组织越易改善,越有利于提高Akv值。反之,对于生产的越厚的钢板,由于压缩比较低,其Akv值越不稳定。另外,因特厚EH36使用环境的特殊性,更多的用户在船检时对特厚EH36钢的检测要求更加严苛,尤其要求生产厂家保证钢板1/2处冲击、拉伸性能。这对于正火生产的特厚EH36钢更加形成了严峻挑战。
发明专利申请CN103725959A公开了“一种130mm低合金低温韧性厚板及其生产方法”,选用400mm连铸坯,保证钢板压缩比>3的前提下,经过TMCP两阶段控轧,随后进行正火+加速冷却(NAC)到650~720℃区间。最终钢板性能满足船级社规范中EH36力学性能。发明专利申请CN103205640A公开了“一种E40高强度船板钢及制备方法”,通过控轧控冷工艺,轧后进行NAC热处理,获得了E40钢板。以上两项方法虽然经济,但是产品难以控制,不能大范围推广应用。因为,国内大部分厂家在正火炉后往往是配套淬火机,淬火机很难如ACC装置进行终冷或返红温度的精确控制。其次,仅通NAC处理,对于特厚(≥100mm)海洋工程用钢,钢板在厚度方向上的性能仍然不均匀,钢板1/2处的铁素体晶粒粗大、强度低,而钢板表面多为贝氏体、马氏体组织,强度高。这对钢板焊接材料的匹配、焊接、钢板成型、耐蚀性能都会带来一系列难度和影响。进一步地,NAC还存在随着天气变化、钢板厚度的宽度的变化,终冷温度范围宽,对特厚板最终的稳定性也存在不利影响。
综上,现有技术还不能完全达到采用连铸坯生产低压缩比100~150mm特厚EH36船板钢时的组织在厚度方向上的均匀性,以满足高强度、高冲击韧性的要求。
发明内容
本发明的目的在于,在按照现有船级社规范以及GB712规定的EH36钢标准成分的情况下,即不改变现有特厚板化学成分、冶炼、轧制的前提下,设计正火后加速冷却(NAC)方法+回火热处理的方式,获得了具有细小均匀的回火贝氏体组织的EH36钢。这种组织不同于以往EH36钢的铁素体珠光体组织形式,使EH36钢的强度不仅得到显著提高,同时可以满足高韧性,有效的阻抑裂纹扩展,大幅度提高1/2处冲击韧性Akv值。
本发明的EH36钢成分体系仍按船级社规范以及GB712规定的标准成分体系,碳当量不增加,无需用户对后续焊接、整船设计作调整,包括焊材的匹配,焊接工艺的,整船的设计调整。同时,通过保证后续回火温度区间一定,可满足多批次、多规格、不论季节的批量生产,省去了组批以及要通过试水板来确定NAC过程的冷却速度,稳定了钢板质量,提高了钢板的一检合格率,节省了船级社检验费用、检验周期,缩短了产品交货周期。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种低压缩比特厚EH36船板钢,该钢板成品组织为回火贝氏体组织。晶粒细小,组织均匀。在特厚板钢板沿厚度方向上,晶粒随着厚度稍有增大,但是增加不明显。没有异常组织如魏氏组织、上贝氏体组织出现。
钢板屈服强度横向拉伸性能为355~400MPa,抗拉强度为550~560MPa,钢板-40℃纵向冲击韧性值≥96J。
上述低压缩比特厚EH36船板钢的制备方法,钢板的化学成分采用船级社规范以及GB712规定的标准成分体系,采用连铸坯控轧或TMCP控轧控冷工艺,钢板轧制下线后,经正火后快速冷却处理(NAC),得到贝氏体组织,然后经回火得到回火贝氏体组织的钢板,NAC温度880~920℃,加热保温时间为2.0~2.3min/mm;水冷终冷温度为200-500℃,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5~4.0min/mm。
优选地,所述连铸坯与钢板成品厚度的轧制压缩比为2.4~3.7,钢板轧后可不进行层流冷却或加速冷却。
本发明通过在生产特厚EH36钢生产线的后段添加热处理装置,通过对正火后快速水冷(NAC)处理后获得的钢板再进行回火热处理,均匀化钢板的组织结构,尤其改善钢板厚度1/2处组织,在整板厚度方向上获得了细小均一的回火贝氏体,消除了钢板厚度方向上的组织梯度,使特厚船板钢冲击韧性得到大幅度提高的同时,不牺牲钢板的强度。
本发明的EH36钢无需特别改变化学成分、钢水冶炼以及轧制工艺。NAC中水冷工艺终冷温度区间大,便于现场操作。
采用轧后热处理的工艺原理是:通过正火后加速冷却(NAC)工艺,温度介于880~920℃,加热保温时间为2.0~2.3min/mm尽可能充分溶解特厚板中的碳化物,V化物等,有利于改善特厚板中心偏析,促进粗大奥氏体晶粒形成,使C曲线右移,提高材料的淬透性。NAC中采用水冷的冷却方式代替以往正火工艺中的空气冷却,可以在钢板中获得部分贝氏体,显著提高钢的韧性,降低脆性变温度,减少后面高温回火脆性。随后再作回火处理,去除钢板应力,钢板基体中的贝氏体转化成回火贝氏体。且通过回火来满足EH36钢板的高强度要求。
本发明所对应的特厚EH36船板钢与现有低压缩比条件生产的钢材相比具有如下优点:
本发明方法,钢板成分设计仍可按照九国船级社0~150mm的成分体系,无需额外增加Ni、Cu等贵重合金,节省合金成本。进一步地,用户在后续焊接时仍可使用普通EH36的焊接材料、焊接工艺来进行焊接。
本发明方法,板坯与钢板成品厚度的压缩比介于2.4~3.7,钢板轧后可不进行层流冷却或加速冷却,有益于确保短而厚坯料在轧制过程中的板形。
本发明方法,对NAC正火处理后的水冷工艺窗口较大,水冷终冷温度为200~500℃,适用于一般NAC设备,易于生产控制。
本发明获得的特厚EH36船板钢具有更高的冲击韧性,尤其是1/2厚度处的Akv值较高,钢材整体强度高,显微组织细小均匀。组织主要为回火贝氏体,方法简单完全满足企业批量稳定化生产。
附图说明
图1为本发明实施例2的钢板在1/4处的金相组织;
图2为本发明实施例2的钢板在1/2处的金相组织;
图3为本发明实施例1中板坯轧制道次压下率分配图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1、2
选取用于常规生产EH36的两个炉号共四块板坯,成分满足船级社规范与GB712EH36钢级要求。连铸坯厚度为370mm,化学成分见表1。轧制成100-150mm厚的成品钢板,轧制工艺温度控制按照常规生产正火态60-100mmEH36钢板工艺,粗轧温度介于1050~1150℃,精轧开轧温度≤880℃,道次按照轧制负荷进行控制,实施例1的轧制道次压下率分配图如图3所示。轧后冷却,冷却返红温度600-660℃,备注:本实施例中,钢板轧后可不进行层流冷却或加速冷却。在热处理生产线上进行正火后快速水冷(NAC)+回火热处理,NAC正火温度介于880~920℃,加热保温时间为2.0~2.3min/mm,水冷终冷温度控制200~500℃;随后进行回火处理,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5~4.0min/mm。
表1实施例船板钢的化学成分(wt%)
实施例 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Ti | V | Nb |
实施例1 | 0.13 | 0.25 | 1.55 | 0.007 | 0.0020 | 0.35 | 0.15 | 0.017 | 0.025 | 0.035 |
实施例2 | 0.14 | 0.30 | 1.45 | 0.007 | 0.0015 | 0.30 | 0.10 | 0.015 | 0.030 | 0.044 |
实施例1、实施例2为120mm的特厚EH36板,实施例3、实施例4为150mm的特厚EH36板。对于特厚板使用来讲,钢板厚度方向上的性能均匀性,是用户对特厚钢板最为关心的,在签订协议时,特别增加了对钢板1/2处性能的检测,包括对特厚板1/2处性能进行拉伸、冲击以及金相检测。从钢板拉伸性能来看,钢板屈服强度横向拉伸性能介于355~400MPa之间,抗拉强度介于550~560MPa之间,延伸率适中。钢板1/2厚度处拉伸性能略低于1/4厚度处,但差别不大。钢板的低温冲击韧性如表2所示,钢板1/4厚度处的-40℃纵向冲击韧性值≥100J。钢板1/2厚度处的-40℃纵向冲击韧性值≥96J,性能稳定。
表2各实施例对应钢板的力学性能
除上述实施例外,本发明还包括有其他实施方式,凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案,均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种低压缩比特厚EH36船板钢,其特征在于:该钢板成品组织为回火贝氏体组织。
2.根据权利要求1所述的低压缩比特厚EH36船板钢,其特征在于:钢板屈服强度横向拉伸性能为355~400MPa,抗拉强度为550~560MPa,钢板-40℃纵向冲击韧性值≥96J。
3.一种制备权利要求1或2所述低压缩比特厚EH36船板钢的方法,其特征在于:钢板的化学成分采用船级社规范以及GB712规定的标准成分体系,采用连铸坯TMCP控轧工艺,钢板轧制下线后,经正火后快速冷却处理,然后经回火调质得到回火贝氏体组织的钢板,NAC温度880~920℃,加热保温时间为2.0~2.3min/mm;水冷终冷温度为200-500℃,回火温度620~660℃,回火保温时间2.5~4.0min/mm。
4.根据权利要求3所述的低压缩比特厚EH36船板钢的制备方法,其特征在于:所述连铸坯与钢板成品厚度的轧制压缩比为2.4~3.7,钢板轧后可不进行层流冷却或加速冷却。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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