CN108796365B - 360MPa级高韧性船体结构用钢板及低成本制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种360MPa级高韧性船体结构用钢板及低成本制造方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04‑0.10%，Si：0.10‑0.40%，Mn：1.00‑1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als：0.015‑0.040%，Ti：0.01‑0.02%，Nb：0.01‑0.04%，余量为铁及不可避免的杂质；所述制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序。本发明制造的360MPa级高韧性船体结构用钢板利用连铸板坯大压下技术改善铸坯心部质量，有利于钢板心部组织细小均匀，保证钢板具有高强度、高韧性、高可焊性，减少合金元素加入量，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种360MPa级高韧性船体结构用钢板及低成本制造方法。
背景技术
近年来，随着世界经济的增长和中国贸易的发展，我国船舶制造业加速崛起，船舶向多用途化、大型化、海上安全和环保化方向发展，这就使得对船板钢的质量和性能要求越来越高。要求其具有高强度、抗层状撕裂、大热输入焊接、耐腐蚀、超低温韧性、高止裂性能，而且此类高强度高质量的船板需求也会不断增多。目前的冶金技术，能够精确控制钢中合金元素含量，降低钢中夹杂物水平及杂质元素含量，提高钢水纯净度，有利于获得较高韧性的焊接性；控轧控冷技术的发展，能够精确控制钢中组织相变及析出物析出的形貌及时机，提高钢材的强韧性水平。本发明实现了一种360MPa级高韧性船体结构用钢板及低成本制造方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种360MPa级高韧性船体结构用钢板；本发明还提供了一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种360MPa级高韧性船体结构用钢板，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04-0.10%，Si：0.10-0.40%，Mn：1.00-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als：0.015-0.040%，Ti：0.01-0.02%，Nb：0.01-0.04%，余量为铁及不可避免的杂质。
本发明所述钢板的厚度为8-50mm，钢板组织由准多边形铁素体和针状铁素体组成。
本发明所述钢板的屈服强度≥355MPa，钢板的抗拉强度490-630MPa，延伸率≥21%，-40℃冲击功≥200J，-40℃心部时效冲击功≥34J。
本发明还提供了一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，所述制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序；所述连铸工序，采用凝固末端大压下技术，总压下量≥15mm，其中凝固末端压下量≥9mm，凝固完成后压下量≥6mm。
本发明所述铁水预处理工序，采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S≤0.0020%。
本发明所述精炼工序，经LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S≤0.003%；经过RH精炼处理后钢水中H≤0.0002%。
本发明所述连铸工序，连铸坯厚度260-265mm。
本发明所述轧制工序，粗轧开始温度为1050-1150℃，中间坯厚度为2.5-4.0倍成品厚度，粗轧后进行中间坯冷却。
本发明所述轧制工序，精轧开始温度≤900℃，精轧压下率≥60%，终轧温度为780-830℃。
本发明所述冷却工序，轧后钢板采用超快速冷却，冷却速度≥10℃/s，终冷温度为500-600℃。
本发明360MPa级高韧性船体结构用钢板产品标准参考GB712船舶及海洋工程用结构钢；产品检测方法参考GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法 GB/T229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、采用本发明成分设计和工艺控制方法制造的360MPa级高韧性船体结构用钢板屈服强度≥355MPa，抗拉强度490-630MPa，延伸率≥21%，-40℃冲击功≥200J，-40℃心部时效冲击功≥34J。2、本发明制造方法中连铸工序采用凝固末端大压下技术，总压下量≥15mm，其中凝固末端压下量≥9mm，凝固完成后压下量≥6mm，该技术可以保证钢板心部组织致密，同时钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性，减少合金元素加入量，降低成本。
附图说明
图1为实施例1 360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度1/4处的金相组织图；
图2为实施例1 360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度1/2处的金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.07%，Si：0.25%，Mn：1.48%，P：0.010%，S：0.0023%，Als：0.028%，Ti：0.016%，Nb：0.028%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0018%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.0021%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00012%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量20mm，其中凝固末端压下量11mm，凝固完成后压下量9mm，铸坯厚度260mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1082℃，中间坯厚度为90mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度820℃，精轧总压下率66.7%，终轧温度为788℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度11℃/s，终冷温度为547℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，钢板厚度1/4处的金相组织图见图1，钢板厚度1/2处的金相组织图见图2；实施例2-7钢板厚度1/4处的金相组织图、钢板厚度1/2处的金相组织图与实施例1类似，故省略。
本实施例钢板力学性能为屈服强度：463MPa、抗拉强度：562MPa、延伸率：25.5%、-40℃冲击韧性：285J、-40℃心部时效冲击功140J。
实施例2
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为40mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.06%，Si：0.26%，Mn：1.41%，P：0.011%，S：0.003%，Als：0.023%，Ti：0.015%，Nb：0.026%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0015%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.0018%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00010%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量20mm，其中凝固末端压下量11mm，凝固完成后压下量9mm，铸坯厚度260mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1068℃，中间坯厚度为100mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度818℃，精轧总压下率60%，终轧温度为799℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度12℃/s，终冷温度为565℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，力学性能为屈服强度：435MPa、抗拉强度：545MPa、延伸率：22.5%、-40℃冲击韧性：287J、-40℃心部时效冲击功97J。
实施例3
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为50mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.06%，Si：0.23%，Mn：1.45%，P：0.012%，S：0.002%，Als：0.027%，Ti：0.012%，Nb：0.031%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0020%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.0014%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00012%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量20mm，其中凝固末端压下量11mm，凝固完成后压下量9mm，铸坯厚度260mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1080℃，中间坯厚度为125mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度810℃，精轧压下率为60%，终轧温度为793℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度15℃/s，终冷温度为552℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，力学性能为屈服强度：428MPa、抗拉强度：516MPa、延伸率：24.4%、-40℃冲击韧性：230J、-40℃心部时效冲击功108J。
实施例4
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.05%，Si：0.21%，Mn：1.30%，P：0.011%，S：0.003%，Als：0.020%，Ti：0.011%，Nb：0.025%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0012%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.0022%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00015%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量18mm，其中凝固末端压下量10mm，凝固完成后压下量8mm，铸坯厚度262mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1115℃，中间坯厚度为60mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度836℃，精轧总压下率66.7%，终轧温度为818℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度17℃/s，终冷温度为578℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，力学性能为屈服强度：482MPa、抗拉强度：578MPa、延伸率：23.8%、-40℃冲击韧性：295J、-40℃心部时效冲击功196J。
实施例5
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为8mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.06%，Si：0.30%，Mn：1.32%，P：0.009%，S：0.003%，Als：0.030%，Ti：0.020%，Nb：0.026%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0009%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.0019%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00012%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量18mm，其中凝固末端压下量10mm，凝固完成后压下量8mm，铸坯厚度262mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1123℃，中间坯厚度为30mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度856℃，精轧总压下率73.3%，终轧温度为826℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度13℃/s，终冷温度为588℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，力学性能为屈服强度：476MPa、抗拉强度：583MPa、延伸率：22.9%、-40℃冲击韧性：305J、-40℃心部时效冲击功203J。
实施例6
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为10mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.04%，Si：0.10%，Mn：1.00%，P：0.015%，S：0.005%，Als：0.015%，Ti：0.010%，Nb：0.01%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0015%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.003%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00020%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量15mm，其中凝固末端压下量9mm，凝固完成后压下量6mm，铸坯厚度265mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1150℃，中间坯厚度为40mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度900℃，精轧总压下率75%，终轧温度为830℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度10℃/s，终冷温度为600℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，力学性能为屈服强度：416MPa、抗拉强度：553MPa、延伸率：24.5%、-40℃冲击韧性：245J、-40℃心部时效冲击功153J。
实施例7
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板厚度为45mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.40%，Mn：1.60%，P：0.006%，S：0.002%，Als：0.040%，Ti：0.012%，Nb：0.04%，余量为铁及不可避免的杂质。
本实施例360MPa级高韧性船体结构用钢板的制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水预处理工序：采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S：0.0010%；
（2）精炼工序：LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S含量为0.0015%；经过RH精炼处理后钢水中H含量为0.00010%；
（3）连铸工序：经过LF、RH精炼后钢水经板坯连铸成连铸坯，连铸采用凝固末端大压下技术，总压下量20mm，其中凝固末端压下量13mm，凝固完成后压下量7mm，铸坯厚度260mm；
（4）轧制工序：粗轧开始温度为1050℃，中间坯厚度为130mm，粗轧后进行中间坯冷却；精轧开始温度820℃，精轧总压下率65.4%，终轧温度为780℃；
（5）冷却工序：轧后钢板进行控制冷却，冷却速度12℃/s，终冷温度为500℃。
本实施例钢板心部组织致密，钢板中心偏析控制在0.5级以下，有利于钢板心部组织细小均匀，从而保证较高的强度和韧性。
本实施例钢板组织为准多边形铁素体和针状铁素体组成，力学性能为屈服强度：455MPa、抗拉强度：543MPa、延伸率：23.6%、-40℃冲击韧性：295J、-40℃心部时效冲击功193J。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种360MPa级高韧性船体结构用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04-0.10%，Si：0.10-0.40%，Mn：1.00-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als：0.015-0.040%，Ti：0.01-0.02%，Nb：0.01-0.04%，余量为铁及不可避免的杂质，所述钢板的厚度为8-50mm，钢板组织由准多边形铁素体和针状铁素体组成，所述钢板的屈服强度≥355MPa，钢板的抗拉强度490-630MPa，延伸率≥21%，-40℃冲击功≥200J，-40℃心部时效冲击功≥34J；所述钢板由下述方法制造：包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序；所述连铸工序，采用凝固末端大压下技术，总压下量≥15mm，其中凝固末端压下量≥9mm，凝固完成后压下量≥6mm，所述冷却工序，轧后钢板采用超快速冷却，冷却速度≥10℃/s，终冷温度为547-600℃。
2.基于权利要求1所述的一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述制造方法包括铁水预处理、精炼、连铸、轧制、冷却工序；所述连铸工序，采用凝固末端大压下技术，总压下量≥15mm，其中凝固末端压下量≥9mm，凝固完成后压下量≥6mm，所述冷却工序，轧后钢板采用超快速冷却，冷却速度≥10℃/s，终冷温度为547-600℃。
3.根据权利要求2所述的一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述铁水预处理工序，采用镁/石灰复合喷吹铁水预处理脱硫工序，处理后铁水S≤0.0020%。
4.根据权利要求2所述的一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述精炼工序，经LF精炼准确控制钢水成分，钢水中S≤0.003%；经过RH精炼处理后钢水中H≤0.0002%。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述连铸工序，连铸坯厚度260-265mm。
6.根据权利要求5所述的一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述轧制工序，粗轧开始温度为1050-1150℃，中间坯厚度为2.5-4.0倍成品厚度，粗轧后进行中间坯冷却。
7.根据权利要求6所述的一种360MPa级高韧性船体结构用钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述轧制工序，精轧开始温度≤900℃，精轧压下率≥60%，终轧温度为780-830℃。
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Denomination of invention: Steel plates and low-cost manufacturing methods for 360MPa high toughness ship hull structures Granted publication date: 20191224 Pledgee: Bank of Cangzhou Limited by Share Ltd. Yutian branch Pledgor: TANGSHAN HEAVY PLATE CO.,LTD.|TANGSHAN IRON&STEEL GROUP Co.,Ltd.|HBIS COMPANY LIMITED TANGSHAN BRANCH Registration number: Y2024980001649 |
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