CN108517462A - 一种高延展性的eh40级船板钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高延展性的EH40级船板钢及其制备方法，属于冶金技术领域；船板钢的化学成分按重量百分数分别为：C：0.04～0.08％，Si：0.04～0.16％，Mn：0.90～1.20％，Nb：0.03～0.04％，Ti：0.01～0.02％，Als：0.02～0.04％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，其余为铁和不可避免的杂质；EH40级船板钢的制备方法：采用厚度为120～140mm的钢坯进行加热、保温、粗轧、精轧、冷却获得成品船板钢；本发明通过采用控轧控冷技术获得组织为软相铁素体和硬相贝氏体；另外不添加Cr、V、Ni等元素，成本低廉；利用快速冷却的方法，可以适当提高终轧温度，降低轧机负荷，提高轧制效率，实现了一种高延展性的EH40级船板钢低成本、易轧制、高效率的生产。

Description

一种高延展性的EH40级船板钢及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高延展性的EH40级船板钢及其制备方法。
背景技术
近几十年来，近海渔业的过渡捕捞和环境污染问题日益严重，由于联合国“海洋法公约”的实施，近洋渔业正逐步向海洋渔业转型，完成由近海向远洋的升级。为此开发远洋渔船，不仅要求船板具有良好的强韧性匹配、稳定性，还要有良好的低温韧性、大线能量焊接性能、耐海水腐蚀性能，以应对船舶在行驶过程中可能遇到的突发事故，其中最主要问题是船舶的碰撞安全性。船体用钢的延展性越好，碰撞时吸收的能量就越多，从而能够为远洋渔船的行驶提供多一份保障。而一般强度的船板钢已经不能满足船体结构的要求，高强度、高韧性以及高质量等级的船板在造船业中的应用比例逐渐上升，其中EH40船板钢广泛应用于造船业、军工业、海上石油钻井平台等领域，能够满足船舶在各种条件下的服役性能，其高强、高韧、高塑性以及良好的焊接和耐腐蚀性能为远洋航行的渔船提供更高的安全性和可靠性。因此，开发具有高延展性的EH40船体用钢，对于提高船舶的碰撞安全性具有重要的意义。
近年来，EH40级船板钢的制备也取得了一定的成果，而且相关的专利也有公开的报导。
如：公开号为CN103205640A的专利公开了一种EH40高强度船板钢及制备方法，发明中获得的钢板组织大部分为硬相马氏体和贝氏体组织，而软相铁素体组织的含量只有0～4％，靠近船级社规范标准的下限，故延伸率较低；终轧温度较低，轧机负荷大；成分中含有Cr、Ni、V等贵重元素，生产成本较高。
公开号为CN103882295A的专利公开了一种低温高韧性V-N合金化船板钢极其制造方法，该发明中Si含量较高，使钢板表面生成较多的红色氧化铁皮，钢的表面质量较差；Mn含量较高，易生成MnS夹杂，破坏钢板组织均匀性。
公开号为CN104911503B的专利公开了一种特厚调质海洋工程用EH40钢及其制备，该发明工艺复杂，生产周期长，生产效率低；且成分中添加了贵重的微合金元素Nb、V、Ti，成本较高。
公开号为CN105525203B的专利公开了一种高强EH40特厚钢板及其生产方法，该发明的终轧温度较低，轧机负荷大；成分中含有贵重元素Ni，生产成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高延展性的EH40级船板钢及其制备方法。
本发明的一种高延展性的EH40级船板钢，其组分按重量百分数分别为：C：0.04～0.08％，Si：0.04～0.16％，Mn：0.90～1.20％，Nb：0.03～0.04％，Ti：0.01～0.02％，Als：0.02～0.04％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为73～82％，贝氏体体积分数为18～27％，铁素体平均晶粒尺寸为9.6～11.4μm。
所述高延展性的EH40级船板钢厚度为21～31mm，屈服强度为475～530MPa，抗拉强度为540～609MPa，屈强比为0.87～0.89，-40℃冲击功为231～274J，断后伸长率为31.4～35.7％。
一种高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成钢坯，将钢坯加热至1200～1240℃，保温1～2h，钢坯的化学组分按重量百分数分别为：C：0.04～0.08％，Si：0.04～0.16％，Mn：0.90～1.20％，Nb：0.03～0.04％，Ti：0.01～0.02％，Als：0.02～0.04％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行多道次粗轧，开轧温度为1050～1100℃，总累积压下率为53.3～67.1％，得到中间坯；
(2)对中间坯进行多道次精轧，开轧温度为940～960℃，总累积压下率为34.8～58.9％，终轧温度为900～920℃，得到厚度为21～31mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以100～150℃/s冷却至620～660℃，II段空冷时间为3.4～5.1s，III段水冷冷却速度25～40℃/s，终冷温度为450～500℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
上述的高延展性的EH40级船板钢的制备方法，其中：
所述步骤1中，钢坯的厚度为120～140mm。
所述步骤2中，粗轧阶段经过2～4道次轧制，单道次压下率为23.3～32.5％。
所述步骤2中，中间坯的厚度为45～57mm。
所述步骤2中，精轧阶段经过2～4道次轧制，单道次压下率为17.2～24.4％。
本发明的一种高延展性的EH40级船板钢的制备方法，与现有技术相比，有益效果为：
本发明采用低Si的成分设计，减少钢板表面氧化铁皮的生成，使钢板表面质量良好，同时降低钢中Mn的使用量，减少钢中的MnS夹杂，提高钢板组织均匀性，减少贵重元素Cr、V、Ni的使用，降低生产成本；采用控冷控冷技术，充分发挥微合金元素在钢板中的强化作用，获得的组织为软相铁素体和硬相贝氏体；采用三段式快速冷却的方法，可以适当提高终轧温度，实现船板钢的高温轧制，降低轧机负荷；最终在保证高强，高韧性的同时，进一步提高塑性，获得强度与延展性的平衡，得到一种具有高延展性的EH40级船板钢，改善船体在碰撞时的安全性。
附图说明
图1本发明实施例3制备的高延展性EH40级船板钢的金相组织照片；
图2本发明实施例3制备的高延展性EH40级船板钢的应力-应变曲线；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明：
本发明的一种高延展性的EH40级船板钢，其组分按重量百分数分别为：C：0.04～0.08％，Si：0.04～0.16％，Mn：0.90～1.20％，Nb：0.03～0.04％，Ti：0.01～0.02％，Als：0.02～0.04％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例1
一种厚度为28mm高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成厚度为135mm的钢坯，将钢坯加热至1216℃，保温1.5h，钢坯的化学组分及其重量百分数如表1所示；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行3道次粗轧，开轧温度为1050℃，轧制厚度依次为135mm→94mm→70mm→53mm，总累积压下率为60.7％，得到厚度为53mm中间坯；
(2)对中间坯进行经过3道次精轧，开轧温度为960℃，轧制厚度依次为53mm→42mm→34mm→28mm，总累积压下率为47.2％，终轧温度为900℃，得到厚度为28mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以120℃/s冷却至628℃，II段空冷时间为4.7s，III段水冷冷却速度30℃/s，终冷温度为450℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
本实施例制备的高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为78％，贝氏体体积分数为22％，铁素体平均晶粒尺寸为10.6μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例2
一种厚度为31mm高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成厚度为140mm的钢坯，将钢坯加热至1240℃，保温1h，钢坯的化学组分及其重量百分数如表1所示；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行3道次粗轧，开轧温度为1100℃，轧制厚度依次为140mm→99mm→75mm→57mm，总累积压下率为59.3％，得到厚度为57mm中间坯；
(2)对中间坯进行经过3道次精轧，开轧温度为950℃，轧制厚度依次为57mm→46mm→38mm→31mm，总累积压下率为45.6％，终轧温度为920℃，得到厚度为31mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以100℃/s冷却至620℃，II段空冷时间为5.1s，III段水冷冷却速度25℃/s，终冷温度为460℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
本实施例制备的高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为82％，贝氏体体积分数为18％，铁素体平均晶粒尺寸为11.4μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例3
一种厚度为24mm高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成厚度为125mm的钢坯，将钢坯加热至1220℃，保温1h，钢坯的化学组分及其重量百分数如表1所示；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行3道次粗轧，开轧温度为1100℃，轧制厚度依次为125mm→86mm→62mm→45mm，总累积压下率为64％，得到厚度为45mm中间坯；
(2)对中间坯进行经过3道次精轧，开轧温度为940℃，轧制厚度依次为45mm→36mm→29mm→24mm，总累积压下率为46.7％，终轧温度为910℃，得到厚度为24mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以140℃/s冷却至650℃，II段空冷时间为3.8s，III段水冷冷却速度35℃/s，终冷温度为485℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
本实施例制备的高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为80％，贝氏体体积分数为20％，铁素体平均晶粒尺寸为11.2μm。所述板钢的金相组织照片如图1所示，应力-应变曲线如图2所示，力学性能见表2。
实施例4
一种厚度为21mm高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成厚度为120mm的钢坯，将钢坯加热至1200℃，保温2h，钢坯的化学组分及其重量百分数如表1所示；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行3道次粗轧，开轧温度为1050℃，轧制厚度依次为120mm→84mm→60mm→45mm，总累积压下率为62.5％，得到厚度为45mm中间坯；
(2)对中间坯进行经过3道次精轧，开轧温度为950℃，轧制厚度依次为45mm→34mm→27mm→21mm，总累积压下率为46.7％，终轧温度为910℃，得到厚度为21mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以150℃/s冷却至660℃，II段空冷时间为3.4s，III段水冷冷却速度40℃/s，终冷温度为500℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
本实施例制备的高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为74％，贝氏体体积分数为26％，铁素体平均晶粒尺寸为9.8μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例5
一种厚度为23mm高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成厚度为120mm的钢坯，将钢坯加热至1206℃，保温1h，钢坯的化学组分及其重量百分数如表1所示；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行2道次粗轧，开轧温度为1060℃，轧制厚度依次为120mm→81mm→56mm，总累积压下率为53.3％，得到厚度为56mm中间坯；
(2)对中间坯进行经过4道次精轧，开轧温度为950℃，轧制厚度依次为56mm→44mm→35mm→28mm→23mm，总累积压下率为58.9％，终轧温度为910℃，得到厚度为23mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以130℃/s冷却至640℃，II段空冷时间为3.6s，III段水冷冷却速度36℃/s，终冷温度为490℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
本实施例制备的高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为73％，贝氏体体积分数为27％，铁素体平均晶粒尺寸为9.6μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例6
一种厚度为30mm高延展性的EH40级船板钢的制备方法，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成厚度为140mm的钢坯，将钢坯加热至1238℃，保温1.5h，钢坯的化学组分及其重量百分数如表1所示；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行4道次粗轧，开轧温度为1100℃，轧制厚度依次为140mm→105mm→79mm→60mm→46mm，总累积压下率为67.1％，得到厚度为46mm中间坯；
(2)对中间坯进行经过2道次精轧，开轧温度为945℃，轧制厚度依次为46mm→37mm→30mm，总累积压下率为34.8％，终轧温度为920℃，得到厚度为30mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以105℃/s冷却至630℃，II段空冷时间为4.9s，III段水冷冷却速度27℃/s，终冷温度为465℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
本实施例制备的高延展性的EH40级船板钢组织为铁素体和贝氏体组织，其中铁素体体积分数为81％，贝氏体体积分数为19％，铁素体平均晶粒尺寸为11.3μm。所述钢板的力学性能见表2。
表1本发明实施例1-4的钢板化学成分(wt％)
表2本发明实施例1-4制备的EH40级船板钢的力学性能参数

Claims (8)

1.一种高延展性的EH40级船板钢，其特征在于，所述船板钢的组分按重量百分数分别为：C：0.04～0.08％，Si：0.04～0.16％，Mn：0.90～1.20％，Nb：0.03～0.04％，Ti：0.01～0.02％，Als：0.02～0.04％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高延展性的EH40级船板钢，其特征在于，所述船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中铁素体体积分数为73～82％，贝氏体体积分数为18～27％，铁素体平均晶粒尺寸为9.6～11.4μm。
3.根据权利要求1所述的一种高延展性的EH40级船板钢，其特征在于，所述船板钢厚度为21～31mm，屈服强度为475～530MPa，抗拉强度为540～609MPa，屈强比为0.87～0.89，-40℃冲击功为231～274J，断后伸长率为31.4～35.7％。
4.权利要求1所述的高延展性的EH40级船板钢的制备方法，其特征在于，具体包括如下工艺步骤：
步骤1：
按照成分设计熔炼出钢水并铸造成钢坯，将钢坯加热至1200～1240℃，保温1～2h，钢坯的化学组分及其重量百分比分别为：C：0.04～0.08％，Si：0.04～0.16％，Mn：0.90～1.20％，Nb：0.03～0.04％，Ti：0.01～0.02％，Als：0.02～0.04％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；
步骤2：
(1)对加热后的钢坯进行多道次粗轧，开轧温度为1050～1100℃，总累积压下率为53.3～67.1％，得到中间坯；
(2)对中间坯进行多道次精轧，开轧温度为940～960℃，总累积压下率为34.8～58.9％，终轧温度为900～920℃，得到厚度为21～31mm的钢板；
步骤3：
对钢板进行水冷-空冷-水冷三段式冷却：I段水冷，以100～150℃/s冷却至620～660℃，II段空冷时间为3.4～5.1s，III段水冷冷却速度25～40℃/s，终冷温度为450～500℃，随后缓冷至室温，得到高延展性的EH40级船板钢。
5.根据权利要求4所述的高延展性的EH40级船板钢的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，钢坯的厚度为120～140mm。
6.根据权利要求4所述的高延展性的EH40级船板钢的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，粗轧阶段经过2～4道次轧制，单道次压下率为23.3～32.5％。
7.根据权利要求4所述的高延展性的EH40级船板钢的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，中间坯的厚度为45～57mm。
8.根据权利要求4所述的高延展性的EH40级船板钢的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，精轧阶段经过2～4道次轧制，单道次压下率为17.2～24.4％。
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