CN108517463A - 一种高延展性的fh500级船板钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高延展性的FH500级船板钢及其制备方法,属于冶金技术领域;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:1.20~1.40%,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;FH500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、Ni、Mo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FH500级船板钢低成本、易轧制、高效率的生产。

Description

一种高延展性的FH500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FH500级船板钢及其制备方法。
背景技术
近几十年来,随着海上贸易的不断增加,船板钢的需求量也在不断增加,人们对船板钢性能的要求也更加苛刻。我国作为造船大国,在液化石油气和液化天然气等气体的搭载船和原油船的生产过程中,要着重考虑触礁和碰撞导致的油气泄漏情况,以避免环境污染并保证生命财产安全。而一般强度的船板钢已经不能满足船体结构的要求,研究高强度甚至超高强度船板钢已经势在必行。FH500级别船板广泛应用于船舶和海洋工程领域,能够促进船板钢产品的升级换代,主要是由于其具有较高的强度,较好的韧性,还具有良好的低温韧性,焊接性能,以及耐腐蚀性能。除此之外,FH500级别船板还能减轻船体自重,增加单位载重量,提高航速,其船体结构钢的使用也能增加船体自身的碰撞安全性,提高应对突发事件的能力。因此,开发具有高延展性的FH500级别船体用钢,对于提高船舶的碰撞安全性具有重要的意义。
近年来,FH500等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CN101781742B的专利公开了一种具有超高强度和低温冲击韧性的中厚船板钢及制备方法,其成分中添加了Ti元素以及一些贵重元素Mo、Cr、Ni,生产成本较高;Mn含量较高,易生成MnS夹杂,破坏钢板组织均匀性。
公开号为CN106756612A的专利公开了一种贝氏体/马氏体/奥氏体高韧易焊接船板钢及制造方法,该发明生产工艺复杂,生产周期长,生产效率低,且含有贵重元素Ni、Mo、Cr,生产成本较高。
公开号为CN104911503B的专利公开了一种易焊接高强度高韧性的船板钢及生产方法,其成分中Si含量高,容易使钢板表面生成红色的氧化铁皮,钢板表面质量差;Cr、Mo、Ni元素含量较高,生产成本高;终轧温度较低,轧机负荷大;且钢板表层的延伸率较低,偏船级社下限。
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FH500级船板钢及其制备方法。
本发明的一种高延展性的FH500级船板钢,包含的组分按重量百分数分别为:C:0.04~0.08%,Si:0.04~0.16%,Mn:1.20~1.40%,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FH500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69~76%,贝氏体体积分数为24~31%,铁素体平均晶粒尺寸为9.2~11.1μm。
所述高延展性的FH500级船板钢厚度为19~30mm,屈服强度为541~597MPa,抗拉强度为622~686MPa,屈强比为0.87~0.89,-60℃冲击功为187~216J,断后伸长率为30.5~31.5%。
一种高延展性的FH500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1210~1236℃,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:1.20~1.40%,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1060~1150℃,总累积压下率为54.2~66.4%,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40.4~63.6%,终轧温度为880~900℃,得到厚度为19~30mm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100~150℃/s冷却至630~680℃,II段空冷时间为3.1~4.8s,III段水冷冷却速度32~50℃/s,终冷温度为446~530℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500就船板钢。
上述的高延展性的FH500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20.3~33.3%。
所述步骤2中,中间坯的厚度为42~58mm。
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18.5~25%。
本发明的一种高延展性的FH500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,钢板表面质量良好;减少贵重元素Cr、Ni、Mo的使用,生产成本较低,同时降低钢中Mn的使用量,减少钢中的MnS夹杂,提高了钢板组织均匀性;采用控轧控冷技术,充分发挥微合金元素在钢板中的强化作用,获得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,降低轧机负荷,提高轧制效率;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,得到一种高延展性的FH500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4制备的高延展性FH500级船板钢的金相组织照片;
图2本发明实施例4制备的高延展性FH500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FH500级船板钢,包含的组分按重量百分数分别为:C:0.04~0.08%,Si:0.04~0.16%,Mn:1.20~1.40%,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19mm的高延展性的FH500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1210℃,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1060℃,轧制厚度依次为120mm→84mm→59mm→42mm,总累积压下率为65%,得到厚度为42mm的中间坯;
(2)对中间坯进行3道次精轧,开轧温度为960℃,轧制厚度依次为42mm→32mm→24mm→19mm,总累积压下率为54.8%,终轧温度为900℃,得到厚度为19mm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680℃,II段空冷时间为3.1s,III段水冷冷却速度50℃/s,终冷温度为446℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
本实施例制备的高延展性的FH500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69%,贝氏体体积分数为31%,铁素体平均晶粒尺寸为9.21μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例2
一种厚度为30mm的高延展性的FH500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1236℃,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1150℃,轧制厚度依次为140mm→102mm→76mm→58mm总累积压下率为58.6%,得到厚度为58mm的中间坯;
(2)对中间坯进行3道次精轧,开轧温度为950℃,轧制厚度依次为58mm→46mm→37mm→30mm,总累积压下率为48.3%,终轧温度为890℃,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100℃/s冷却至630℃,II段空冷时间为4.8s,III段水冷冷却速度32℃/s,终冷温度为530℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
本实施例制备的高延展性的FH500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76%,贝氏体体积分数为24%,铁素体平均晶粒尺寸为11.1μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例3
一种厚度为25mm的高延展性的FH500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130mm的钢坯,将钢坯加热至1230℃,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1143℃,轧制厚度依次为130mm→91mm→67mm→52mm,总累积压下率为60%,得到厚度为52mm的中间坯;
(2)对中间坯进行3道次精轧,开轧温度为940℃,轧制厚度依次为52mm→40mm→31mm→25mm,总累积压下率为51.9%,终轧温度为894℃,得到厚度为25mm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3.9s,III段水冷冷却速度38℃/s,终冷温度为507℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
本实施例制备的高延展性的FH500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70%,贝氏体体积分数为30%,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4
一种厚度为22mm的高延展性的FH500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1216℃,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1100℃,轧制厚度依次为125mm→87mm→61mm→44mm,总累积压下率为64.8%,得到厚度为44mm的中间坯;
(2)对中间坯进行3道次精轧,开轧温度为950℃,轧制厚度依次为44mm→34mm→27mm→22mm,总累积压下率为50%,终轧温度为880℃,得到厚度为22mm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640℃,II段空冷时间为4.4s,III段水冷冷却速度46℃/s,终冷温度为520℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
本实施例制备的高延展性的FH500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11.0μm。所述钢板的力学性能见表2,金相组织照片如图1所示,应力-应变曲线如图2所示。
实施例5
一种厚度为20mm的高延展性的FH500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1215℃,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1070℃,轧制厚度依次为120mm→80mm→55mm,总累积压下率为54.2%,得到厚度为55mm的中间坯;
(2)对中间坯进行4道次精轧,开轧温度为960℃,轧制厚度依次为55mm→42mm→32mm→25mm→20mm,总累积压下率为63.6%,终轧温度为890℃,得到厚度为20mm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145℃/s冷却至660℃,II段空冷时间为3.6s,III段水冷冷却速度48℃/s,终冷温度为480℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
本实施例制备的高延展性的FH500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69.4%,贝氏体体积分数为30.6%,铁素体平均晶粒尺寸为9.5μm。所述钢板的力学性能见表2。
实施例6
一种厚度为28mm的高延展性的FH500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1233℃,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4道次粗轧,开轧温度为1148℃,轧制厚度依次为140mm→100mm→76mm→59mm→47mm,总累积压下率为66.4%,得到厚度为47mm的中间坯;
(2)对中间坯进行2道次精轧,开轧温度为950℃,轧制厚度依次为47mm→36mm→28mm,总累积压下率为40.4%,终轧温度为895℃,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110℃/s冷却至635℃,II段空冷时间为4.5s,III段水冷冷却速度37℃/s,终冷温度为525℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
本实施例制备的高延展性的FH500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75%,贝氏体体积分数为25%,铁素体平均晶粒尺寸为11.1μm。所述钢板的力学性能见表2。
表1本发明实施例1-6的钢板化学成分(wt%)
表2本发明实施例1-6制备的FH500级船板钢的力学性能参数

Claims (8)

1.一种高延展性的FH500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:1.20~1.40%,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FH500级船板钢,其特征在于,所述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69~76%,贝氏体体积分数为24~31%,铁素体平均晶粒尺寸为9.2~11.1μm。
3.根据权利要求1所述的一种高延展性的FH500级船板钢,其特征在于,所述船板钢厚度为19~30mm,屈服强度为541~597MPa,抗拉强度为622~686MPa,屈强比为0.87~0.89,-60℃冲击功为187~216J,断后伸长率为30.5~31.5%。
4.权利要求1所述的一种高延展性的FH500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1210~1236℃,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:1.20~1.40%,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1060~1150℃,总累积压下率为54.2~66.4%,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40.4~63.6%,终轧温度为880~900℃,得到厚度为19~30mm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100~150℃/s冷却至630~680℃,II段空冷时间为3.1~4.8s,III段水冷冷却速度32~50℃/s,终冷温度为446~530℃,随后缓冷至室温,得到高延展性的FH500级船板钢。
5.根据权利要求4所述的一种高延展性的FH500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所述的一种高延展性的FH500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20.3~33.3%。
7.根据权利要求4所述的一种高延展性的FH500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42~58mm。
8.根据权利要求4所述的一种高延展性的FH500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18.5~25%。
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