CN110607482B - E级系列船板钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种E级系列船板钢及其制备方法，属于船板钢技术领域。一种E级系列船板钢，包括：E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级，E级系列船板钢的带状组织等级为3.0‑4.0级，E级系列船板钢的金相组织的中心区晶粒度不小于9.0级。本申请通过对E级系列船板钢的夹杂物等级、带状组织等级以及金相组织和晶粒度进行限定，以形成较多的碳化物质点，显著提高E级系列船板钢的晶界强度，提高组织的韧性，减弱裂纹扩展，降低E级系列船板钢的无塑性转变温度，使其不高于‑40℃。

Description

E级系列船板钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及船板钢技术领域，且特别涉及一种E级系列船板钢及其制备方法。
背景技术
船板钢作为专用钢材，对品种、质量、交货期等方面的要求很高。一般强度的A、B级船板通过普通轧制即可满足其工艺、力学性能要求，故生产工艺相对较简单；而生产D、E级和高强度级船板，需要在具备较完善的设备装备下，通过制备工艺等手段实现。目前E级系列船板钢的力学性能存在缺陷，特别是低温韧性难以保证，制备产品良品率低，无塑性转变温度(NDT)较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种E级系列船板钢及其制备方法，以改善E级系列船板钢低温韧性差、无塑性转变温度较高的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种E级系列船板钢，包括：E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级，E级系列船板钢的带状组织等级为3.0-4.0级，E级系列船板钢的金相组织的中心区晶粒度不小于9.0级。
现有技术对E级系列(E、E32、E36)船板钢的显微组织，如夹杂物、带状组织、晶粒度无规定，也没有对E级系列船板钢的显微组织与低温韧性关系的进行相关报道。本申请通过对E级系列船板钢的夹杂物等级、带状组织等级以及金相组织的晶粒度进行限定，以形成较多的碳化物质点，显著提高E级系列船板钢的晶界强度，提高晶粒度组织的韧性，降低裂纹的扩展性能，降低E级系列船板钢的无塑性转变温度，使其不高于-40℃。
在本申请的部分实施例中，E级系列船板钢的带状组织等级为3-3.5级。
由于带状组织有各向异性的特点，导致纵向性能优于横向性能，而带状组织与裂纹扩展方向垂直，使得带状组织对裂纹的扩展起到阻碍作用，从而导致裂纹的扩展速度会被减慢。因此需要消耗更多的能量裂纹才能进一步扩展，而温度下降会降底能量，从而使得NDT下降。带状组织在上述等级范围内，E级系列船板钢具有较低的NDT。
在本申请的部分实施例中，E级系列船板钢中的夹杂物等级为0.5-1.5级。可选的，E级系列船板钢中的夹杂物包括硫化物、氧化铝、硅酸盐、球状氧化物以及单颗粒球状物中的至少一种。
夹杂物等级越小，样品在力的作用下较难诱发裂纹产生，可使钢产品得到更为优良的综合性能。
在本申请的部分实施例中，E级系列船板钢的无塑性转变温度不高于-40℃。可选地，E系列级船板钢的无塑性转变温度为-50℃至-40℃。
钢的无塑性转变温度越低，钢的低温韧性越好。
在本申请的部分实施例中，E系列级船板钢中的铁素体含量为60-80％，E级系列船板钢中的珠光体含量为20-40％。可选的，E级系列船板钢中的铁素体含量为65-75％，E级系列船板钢中的珠光体含量为25-35％。
铁素体的塑性较好，珠光体的强度与硬度较好，从满足E级系列钢的低温韧性来说，铁素体含量较低是有利的；但是对于材料的屈服强度、抗拉强度等普通力学性能来说，则是不利的，过多的铁素体含量可能会导致力学性能不合格，所以两者有合适的比例才能满足材料的综合性能。
在本申请的部分实施例中，按质量百分比计，包括：C：0.13-0.18wt％，Si：0.40-0.60wt％，Mn：0.150-1.70wt％，P≤0.03wt％，S≤0.025wt％，Als：0.010-0.030wt％，Nb：0.010-0.050wt％，V：0.010-0.060wt％，Ti：0.010-0.020wt％，余量的铁及不可避免的杂质，其中，0.080wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.105wt％。
本申请发明人采用了Nb、V、Ti、Al微合金化技术，使V、Al、Nb、Ti与C、N结合形成简单立方点阵的VC、TiC、NbC碳化物质点以及VN、TiN、NbN、AlN氮化物质点。发明人发现当裂纹扩展与质点接触时，会产生钉扎作用，而要通过质点就必需消耗更多的能量以打破被钉扎，裂纹继续扩展。即利用其弥散强化作用，提高材料的抗裂纹扩展能力。由于碳化物中C原子有缺位，VC中的C浓度较高，是TiC、NbC化合物中的2倍，所以脆性较高，使裂纹较易扩展，韧性较差；Al的特点与V类似，两者的作用相似。在此基础上，本申请发明人创造性提出了0.5(V+Al)+Nb+Ti作为主要指标，通过关系式对V、Al、Nb、Ti元素的含量进行精确限定。
在本申请的部分实施例中，0.085wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.095wt％。
在本申请中，当关系式0.5(V+Als)+Nb+Ti满足上述范围时，钢材的抗裂纹扩展能力较好。
第二方面，本申请实施例提供了上述E级系列船板钢的制备方法，包括：铸坯加热、控轧控冷以及精整成品。控轧控冷的步骤包括：对经过铸坯加热的钢板依次进行轧制和冷却，轧制过程中的开轧温度为1070℃-1090℃，终轧温度为770℃-810℃，冷却过程中的终冷温度为660℃-700℃。可选的，开轧温度为1075℃-1085℃，终轧温度为780℃-800℃，冷却过程中的终冷温度为670℃-690℃。
通过调控控轧控冷步骤中的开轧温度、终轧温度以及终冷温度，结合E级系列船板钢的成分炼钢工艺控制，使得E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级，带状组织等级为3.0-4.0级，中心区晶粒度不小于9.0级，使得E级系列船板钢具有较好的低温韧性，使NDT不高于-40℃。
在本申请的部分实施例中，轧制的步骤包括：在1070℃-1090℃的条件下对钢板开轧，经过粗轧制，至1030℃-1050℃结束粗轧；在800℃-940℃的条件下对经过粗轧的钢板开始精轧，至770℃-810℃结束精轧。
发明人发现钢板开轧温度偏低时，热轧钢板温度不均匀性较大，奥氏体晶粒可能出现不均匀的混晶现象，从而导致钢板晶粒度不均匀，出现混晶情况。E级系列船板钢在低于Ar3(开始析出铁素体的临界温度)的两相区进行轧制时，必然导致钢板组织不均匀的混晶现象，因此，控制钢板终轧温度对控制钢板的NDT性能极为关键。E级系列船板钢的开轧温度和终轧温度在上述范围内，钢板的均匀性较好。
在本申请的部分实施例中，冷却过程中的冷却速度为15℃/s-18℃/s。
本申请发明人发现在控冷技术实施过程中，由于在层流冷却的过程中，钢板表面和心部的冷却速率相差较大，导致钢板金相组织不均匀。在上述冷却速度的条件下，船板钢的金相组织较为均匀。
本申请的有益效果包括：
(1)采用了Nb、V、Ti、Al微合金化技术，使V、Al、Nb、Ti与C、N结合形成简单立方点阵的VC、TiC、NbC碳化物质点，以及VN、TiN、NbN、AlN氮化物质点。利用其弥散强化作用，提高材料的抗裂纹扩展能力。
(2)对钢的显微组织进行限定，使得E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级和E级系列船板钢的中心区晶粒度不小于9.0级，降低晶粒尺寸，提高E级系列船板钢的韧性，提高裂纹扩展的止裂性，进而降低钢发生脆性断裂的NDT(无塑性转变温度)温度。本申请发明人在经过创造性的试验后发现，带状组织在3.0-4.0级，使得带状组织对裂纹的扩展起到阻碍作用，从而导致裂纹的扩展速度会被减慢。因此需要消耗更多的能量裂纹才能进一步扩展，而温度下降会降底能量，从而使得NDT温度下降。
(3)发明人发现钢板开轧温度偏低时，热轧钢板温度不均匀性较大，奥氏体晶粒可能出现不均匀的混晶现象，从而导致钢板晶粒度不均匀，出现混晶情况。为了钢板加热均匀使得奥氏体晶粒均匀化，E级系列船板钢的开轧温度为1070℃-1090℃。
(4)发明人在研究过程中发现E级系列船板钢在低于Ar3(开始析出铁素体的临界温度)的两相区进行轧制时，必然导致钢板组织不均匀的混晶现象，过低的终轧温度对E级系列船板钢组织极为不利，因此发明人提出E级系列船板钢终轧温度为770℃-810℃。
(5)本申请发明人发现在控冷技术实施过程中，由于在层流冷却的过程中，钢板表面和心部的冷却速率相差较大，导致钢板金相组织不均匀。为了得到金相组织较为均匀的E级系列船板钢，冷却过程中的冷却速度为15℃/s-18℃/s，终冷温度为660℃-700℃。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例2的船板钢的100倍带状组织显微图；
图2为本申请实施例4的船板钢的100倍带状组织显微图；
图3为本申请对比例1的船板钢的100倍带状组织显微图；
图4为本申请对比例3的船板钢的100倍带状组织显微图；
图5为本申请对比例5的船板钢的100倍带状组织显微图；
图6为本申请实施例2提供的船板钢的100倍夹杂物检测图；
图7为本申请实施例2提供的船板钢的100倍晶粒度图；
图8为本申请实施例5提供的船板钢的500倍铁素体和珠光体组织结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例提供的一种E级系列船板钢及其制备方法进行具体说明。
本申请发明人在研究E级系列船板钢的力学性能及低温韧性的过程中创造性地发现：无塑性转变温度与钢的显微组织关联性很强，而目前公开的对钢的显微组织研究较少，本申请发明人在此基础上进行了创造性的劳动，提出了一种E级系列船板钢，包括：E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级，E级系列船板钢的带状组织等级为3.0-4.0级，E级系列船板钢的中心区晶粒度不小于9.0级。需要说明的是，本申请中的E级系列船板钢包括E、E32以及E36船板钢。
在研究过程中，钢组织中晶粒越细，晶界越多，晶界的总长度越长，相对于晶界上的杂质成分偏析和应力集中度降低，有助于晶界强度的提高，可使钢具有更为优良的低温韧性。细小的晶粒有较好的韧性，对裂纹的扩展有较强的抗力，需要消耗更多的功才能进一步扩展。在对材料含有微小裂纹和动态屈服加载条件下，具有较好的发生裂纹扩展的止裂性，最终使得钢发生脆性断裂的NDT(无塑性转变温度)温度下降。
当E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级、E级系列船板钢的中心区晶粒度不小于9.0级时，可以显著提高E级系列船板钢的抗断裂性能，有利于降低NDT性能。需要说明的是，本申请中的中心晶区与铸坯心部相同。中心晶粒度为9级时，晶粒度的平均直径约15.9μm。夹杂物等级不超过1.5级时，夹杂物的总长度不超过261μm。
在本申请的部分实施例中，E级系列船板钢中的夹杂物等级为0.5-1.5级，可选的，夹杂物等级可以为0.5级、1级或1.5级。进一步的，E级系列船板钢中的夹杂物包括硫化物(A类)、氧化铝(B类)、硅酸盐(C类)、球状氧化物(D类)以及单颗粒球状物(Ds类)中的至少一种。各种夹杂物的评级表如下：
表1夹杂物评级界限(最小值)
Figure BDA0002241458820000071
现有技术对钢中带状组织级别的认定是越小越好，其认为带状组织越小，产品的各向同性较好，而带状组织级别较大，则产品的各向异性较严重，因此产品标准认为带状组织≤3.0级是合格。然而本申请发明人在经过创造性的试验后发现，带状组织级别与NDT温度的关系并非越小越好。
由于带状组织有各向异性的特点，导致纵向性能优于横向性能，而带状组织与裂纹扩展方向垂直，使得带状组织对裂纹的扩展起到阻碍作用，从而导致裂纹的扩展速度会被减慢。因此需要消耗更多的能量裂纹才能进一步扩展，而温度下降会降底能量，从而使得NDT温度下降。同时发明人还考虑到其它物理性能以及产品的各向同性的要求，因此带状组织级别也不是越大越好。经过创造性研究本申请发明人认为带状组织控制在3.0级-4.0级之间，E级系列船板钢的综合性能较优。可选的，E级系列船板钢的带状组织等级为3-3.5级。带状组织等级可以为3.0级、3.5级或4.0级。
当E级系列船板钢的夹杂物、中心晶粒度和带状组织满足上述要求时，其无塑性转变温度能够不高于-40℃，即E级系列船板钢具有较好的低温韧性。可选的，E级系列船板钢的无塑性转变温度为-50℃至-40℃。其中，E级系列船板钢的无塑性转变温度可以为-40℃、-45℃或-50℃。
在此基础上，本申请发明人对215个钢板试样进行了NDT试验，结果如下表：
表2带状组织级别与NDT温度的关系
Figure BDA0002241458820000081
Figure BDA0002241458820000091
由表2可知，钢板试样的带状组织的等级大于等于3级时，其NDT不大于-40℃的试样良品率大大提高。其中，带状组织小于3.0级的试样共93个，NDT温度合格的试样为9个，即NDT温度合格率为9.7％；带状组织大于等于3.0级的试样共122个，NDT温度合格的试样为98个，即NDT温度合格率为80％。通过该实验进一步验证了本申请发明人提出的带状组织与NDT温度的最适关系。
在考虑E级系列船板钢中的夹杂物、中心区晶粒度和带状组织的基础上，本申请发明人还研究了E级系列船板钢中铁素体和珠光体对其NDT温度的影响。铁素体的塑性较好，珠光体的强度与硬度较好，从满足E级系列钢的低温韧性来说，铁素体含量较低是有利的；但是对于材料的屈服强度、抗拉强度等普通力学性能来说，则是不利的，过多的铁素体含量可能会导致力学性能不合格，所以两者有合适的比例才能满足材料的综合性能。经过本申请发明人创造性的劳动得出，E级系列船板钢中铁素体含量为60-80％，珠光体含量为20-40％。可选的，铁素体含量为60％、65％、70％、75％或80％，珠光体含量为20％、25％、30％、35％或40％。
E级系列船板钢的生产，是由低碳结构钢轧制生产出来的。化学成分主要有C、Si、Mn、P、Si，并含有一些合金元素，通过中厚板轧机轧制成产品。化学成分以及其中微量元素的种类、含量对E级系列船板钢的显微组织、析出物的种类、大小、分布有较大的影响，进而影响船板钢的力学性能。
在本申请的部分实施例中，按质量百分比计，E级系列船板钢包括：C：0.13-0.18wt％，Si：0.40-0.60wt％，Mn：0.150-1.70wt％，P≤0.03wt％，S≤0.025wt％，Als：0.010-0.030wt％，Nb：0.010-0.050wt％，V：0.010-0.060wt％，Ti：0.010-0.020wt％，余量的铁及不可避免的杂质，其中，0.080wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.105wt％。
本申请发明人采用了Nb、V、Ti、Al微合金化技术，使V、Al、Nb、Ti与C、N结合形成简单立方点阵的VC、TiC、NbC碳化物质点，以及VN、TiN、NbN、AlN氮化物质点。发明人发现当裂纹扩展与质点接触时，会产生钉扎作用，而要通过质点就必需消耗更多的能量以打破被钉扎，裂纹继续扩展。即利用其弥散强化作用，提高材料的抗裂纹扩展能力。由于碳化物中C原子有缺位，VC中的C浓度较高，是TiC、NbC化合物中的2倍，所以脆性较高，使裂较易纹扩展，韧性较差；Al的特点与V类似，两者的作用相似。在此基础上，本申请发明人创造性提出了0.5(V+Al)+Nb+Ti作为主要指标，通过关系式0.080wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.105wt％对V、Al、Nb、Ti元素的含量进行精确限定。需要说明的是，关系式中的V、Al、Nb、Ti为E级系列船板钢中相应元素的质量百分含量。可选的，0.090wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.100wt％，0.5(V+Als)+Nb+Ti可以为0.085wt％、0.090wt％、0.095wt％或0.100wt％。
本申请通过对E系列级船板钢的成分进行控制，对夹杂物等级、带状组织等级、金相组织的晶粒度以及铁素体含量进行限定，形成较多的碳化物质点，显著提高E级系列船板钢的晶界强度，提高晶粒度组织的韧性，降低裂纹的扩展性能，降低E级系列船板钢的无塑性转变温度，使得E级系列船板钢具有较好的低温韧性，使其无塑性转变温度不高于-40℃。
本申请实施例还提供了上述E级系列船板钢的制备方法，通过该制备方法能够使得E级系列船板钢的夹杂物等级、带状组织等级以及金相组织和晶粒度达到上述要求，使得E级系列船板钢具有较好的低温韧性。
E级系列船板钢的制备方法包括：铸坯加热、控轧控冷以及精整成品。本申请发明人发现在控冷技术实施过程中，由于在轧制和层流冷却的过程中，轧制温度调控不适、钢板表面和心部的冷却速率相差较大，导致钢板金相组织不均匀，影响钢板的力学性能。通过创造性的研究试验，本申请发明人提出对控轧控冷步骤中的开轧温度、终轧温度以及终冷温度进行限定。需要说明的是，本申请制备方法中的铸坯加热和精整成品均为本技术领域的通用技术。
在本申请的部分实施例中，控轧控冷的步骤包括：对经过铸坯加热的钢板依次进行轧制和冷却，轧制过程中的开轧温度为1070℃-1090℃，终轧温度为770℃-810℃，冷却过程中的终冷温度为660℃-700℃。
发明人发现钢板开轧温度偏低时，热轧钢板温度不均匀性较大，奥氏体晶粒可能出现不均匀的混晶现象，从而导致钢板晶粒度不均匀，出现混晶情况。为了钢板加热均匀使得奥氏体晶粒均匀化，E级系列船板钢的开轧温度应确保在1070℃以上。发明人还发现过高的开轧温度容易使得奥氏体晶粒异常长大，因此开轧温度为1070℃-1090℃较为适宜，尤其开轧温度不得低于1070℃。可选的，开轧温度为1075℃-1085℃，开轧温度可以为1070℃、1075℃℃、1080℃、1085℃或1090℃。
本申请发明人在研究过程中发现E级系列船板钢在低于Ar3(开始析出铁素体的临界温度)的两相区进行轧制时，必然导致钢板组织出现不均匀的混晶现象，因此，控制钢板终轧温度对控制钢板的NDT性能较为关键。由于过低的终轧温度对E级系列船板钢组织较为不利，应确保钢板终轧温度在Ar3以上，并留有20℃以上的余量，参考钢的转变温度曲线，发明人提出E级系列船板钢终轧温度按770℃-810℃控制。可选的，E级系列船板钢终轧温度为780℃-800℃，E级系列船板钢终轧温度可以为770℃、780℃、790℃、800℃或810℃。
进一步的，轧制过程包括粗轧和精轧，轧制的步骤包括：在1070℃-1090℃的条件下对钢板开轧，经过粗轧制，至1030℃-1050℃结束粗轧；在800℃-940℃的条件下对经过粗轧的钢板开始精轧，至770℃-810℃结束精轧。其中，单位宽度轧制力不大于17.6kN/mm，可选的，单位宽度轧制力为13-15kN/mm。
需要说明的是，当需进一步提高钢板的性能或钢板的厚度大于36mm时，控轧控冷过程采用正火工艺。正火后钢板晶粒度明显提高，细化晶粒的同时提高了钢板的强韧性，对降低NDT转变温度有显著影响。
本申请发明人发现在控冷技术实施过程中，由于在层流冷却的过程中，钢板表面和心部的冷却速率相差较大，导致钢板金相组织不均匀。在本申请中，将经过轧制的钢板以15℃/s-18℃/s的冷却速度冷却至终冷温度660℃-700℃。冷却过程中，终冷温度过高，会形成粗大金相显微组织；终冷温度过低，会形成贝氏体等不稳定金相显微组织。E级系列船板钢终冷温度是可选的，终冷温度可以为660℃、6670℃、680℃、690℃或700℃，冷却速度可以为15℃/s、16℃/s、17℃/s或18℃/s。
本申请提供的E级系列船板钢的制备方法通过调控控轧控冷步骤中的开轧温度、终轧温度以及终冷温度，结合E级系列船板钢的成分，使得E级系列船板钢中的带状组织等级为3.0-4.0级，中心区晶粒度不小于9.0级，使得E级系列船板钢具有较好的低温韧性，使其无塑性转变温度不高于-40℃。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚50mm的E36船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.1079wt％，Si:0.4205wt％，Mn:1.544wt％，P:0.0200wt％，S:0.0038wt％，Cr:0.013wt％，Ni:0.044wt％，Mo:0.116wt％，Cu:0.015wt％，Als:0.0228wt％，W:0.001wt％，Ti:0.0152wt％，V:0.0299wt％，Nb:0.0483wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.090wt％。
制备方法包括：高炉铁水进入混铁炉后进行铁水预脱硫，预脱硫的铁水在120t转炉中冶炼，再进行LF炉精炼、RH精炼，将精炼后的钢水通过连铸机板坯连铸，对板坯进行加热后，进行轧制、层流冷却和精整，得到成品后入库。
其中，轧制冷却包括依次进行的以下步骤：
步骤1：在开轧温度为1080℃的条件下进行粗轧，轧制阶段结束温度为1030℃，后3道道次压下率为19％，粗轧累计压下率62.4％。
步骤2：精轧轧制阶段开轧厚度为89mm，精轧的开轧温度为900℃，终轧温度为800℃，精轧累计压下率64％。
步骤3：以冷却速度18℃/s冷却至终冷温度670℃。最大单位宽度轧制力17kN/mm。
实施例2
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚50mm的E船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.085wt％，Si:0.416wt％，Mn:1.5481wt％，P:0.0042wt％，S:0.011wt％，Cr:0.014wt％，Ni:0.001wt％，Mo:0.112wt％，Cu:0.014wt％，Als:0.021wt％，W:0.001wt％，Ti:0.012wt％，V:0.037wt％，Nb:0.0483wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.089wt％。
制备方法包括：高炉铁水进入混铁炉后进行铁水预脱硫，预脱硫的铁水在120t转炉中冶炼，再进行LF炉精炼、RH精炼，将精炼后的钢水通过连铸机板坯连铸，对板坯进行加热后，进行轧制、层流冷却和精整，得到成品后入库。
其中，轧制冷却包括依次进行的以下步骤：
步骤1：在开轧温度为1090℃的条件下进行粗轧，轧制阶段结束温度为1020℃，后3道道次压下率为17％，粗轧累计压下率60.76％；
步骤2：精轧轧制阶段开轧厚度为90mm，精轧的开轧温度为890℃，终轧温度为770℃，精轧累计压下率66.88％。
步骤3：以冷却速度17℃/s冷却至终冷温度660℃。最大单位宽度轧制力17.6kN/mm。
实施例3
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚45mm的E32船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.124wt％，Si:0.407wt％，Mn:1.5184wt％，P:0.0015wt％，S:0.011wt％，Cr:0.014wt％，Ni:0.007wt％，Mo:0.168wt％，Cu:0.054wt％，Als:0.0202wt％，W:0.002wt％，Ti:0.020wt％，V:0.0496wt％，Nb:0.032wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.087wt％。
制备方法包括：高炉铁水进入混铁炉后进行铁水预脱硫，预脱硫的铁水在120t转炉中冶炼，再进行LF炉精炼、RH精炼，将精炼后的钢水通过连铸机板坯连铸，对板坯进行加热后，进行宽板轧制、层流冷却和精整，得到成品后入库。
其中，轧制冷却包括依次进行的以下步骤：
步骤1：在开轧温度为1090℃的条件下进行粗轧，轧制阶段结束温度为1040℃，后3道道次压下率为16％，粗轧累计压下率62.3％；
步骤2：精轧轧制阶段开轧厚度为90mm，精轧的开轧温度为910℃，终轧温度为780℃，精轧累计压下率70％。
步骤3：以冷却速度16℃/s冷却至终冷温度690℃。最大单位宽度轧制力16kN/mm。
实施例4
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚45mm的E32船板钢，与实施例3的不同之处仅在于：
E32船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.13wt％，Si:0.40wt％，Mn:1.50wt％，P:0.0015wt％，S:0.011wt％，Cr:0.014wt％，Ni:0.007wt％，Mo:0.168wt％，Cu:0.054wt％，Als:0.030wt％，W:0.002wt％，Ti:0.010wt％，V:0.060wt％，Nb:0.050wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.095wt％。
实施例5
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚45mm的E32船板钢，与实施例3的不同之处仅在于：
E32船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.18wt％，Si:0.50wt％，Mn:1.60wt％，P:0.0015wt％，S:0.011wt％，Cr:0.014wt％，Ni:0.007wt％，Mo:0.168wt％，Cu:0.054wt％，Als:0.020wt％，W:0.002wt％，Ti:0.015wt％，V:0.035wt％，Nb:0.010wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.080wt％。
实施例6
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚45mm的E32船板钢，与实施例3的不同之处仅在于：
E32船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.15wt％，Si:0.60wt％，Mn:1.70wt％，P:0.0015wt％，S:0.011wt％，Cr:0.014wt％，Ni:0.007wt％，Mo:0.168wt％，Cu:0.054wt％，Als:0.010wt％，W:0.002wt％，Ti:0.020wt％，V:0.010wt％，Nb:0.030wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.105wt％。
实施例7
本实施例提供一种E级系列船板钢，规格为厚50mm的E36船板钢，与实施例1的不同之处仅在于：
轧制冷却的步骤中，粗轧的开轧温度为1070℃，精轧的终轧温度为810℃，终冷温度为700℃，冷却速率为15℃/s。
对比例1
本对比例提供一种E级系列船板钢，规格为厚32mm的E船板钢，其化学成分(wt％)如下：C:0.108wt％，Si:0.201wt％，Mn:1.444wt％，P:0.021wt％，S:0.004wt％，Cr:0.021wt％，Ni:0.011wt％，Mo:0.002wt％，Cu:0.033wt％，Als:0.0244wt％，W:0.002wt％，Ti:0.0152wt％，V:0.0199wt％，Nb:0.0283wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.066。
制备方法包括：高炉铁水进入混铁炉后进行铁水预脱硫，预脱硫的铁水在120t转炉中冶炼，再进行LF炉精炼、RH精炼，将精炼后的钢水通过连铸机板坯连铸，对板坯进行加热后，进行轧制、层流冷却和精整，得到成品后入库。
其中，轧制冷却包括依次进行的以下步骤：
步骤1：在开轧温度为1080℃的条件下进行粗轧，轧制阶段结束温度为1040℃，后3道道次压下率为16％，粗轧累计压下率62.3％；
步骤2：精轧轧制阶段开轧厚度为90mm，精轧的开轧温度为910℃，终轧温度为780℃，精轧累计压下率70％。
步骤3：以冷却速度16℃/s冷却至终冷温度700℃。最大单位宽度轧制力16kN/mm。
对比例2
本对比例提供一种E级系列船板钢及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：
E36船板钢的化学成分如下：C:0.1079wt％，Si:0.2005wt％，Mn:1.444wt％，P:0.0200wt％，S:0.0038wt％，Cr:0.013wt％，Ni:0.044wt％，Mo:0.116wt％，Cu:0.015wt％，Als:0.0228wt％，W:0.001wt％，Ti:0.0152wt％，V:0.0199wt％，Nb:0.0283wt％，余量为Fe。0.5(V+Als)+Nb+Ti＝0.065。
对比例3
本对比例提供一种E级系列船板钢及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：
步骤1：在开轧温度为1050℃的条件下进行粗轧，轧制阶段结束温度为1040℃，后3道道次压下率为16％，粗轧累计压下率62.3％。
对比例4
本对比例提供一种E级系列船板钢及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：
步骤2：精轧轧制阶段开轧厚度为90mm，精轧的开轧温度为910℃，终轧温度为750℃，精轧累计压下率70％。
对比例5
本对比例提供一种E级系列船板钢及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：
步骤3：以冷却速度16℃/s冷却至终冷温度60℃。最大单位宽度轧制力16kN/mm。
试验例1
对实施例1-7、对比例1-5制得的钢板进行显微组织分析检测，采用金相法检测钢板中的夹杂物种类及等级。
采用金相法检测钢板的带状组织等级、中心区晶粒度等级以及铁素体含量。
NDT温度采用GB/T 6803-2008国家标准落锤试验方法。结果如表3：
表3检测结果
Figure BDA0002241458820000181
由结果可知，实施例1-7提供的船板钢的夹杂物等级不超过1级，带状组织等级在3.0-4.0之间，铁素体含量在60-80％之间，NDT温度在-40℃及以下。其中，实施例1和实施例6的船板钢的NDT温度为-50℃。与实施例相比，对比例2提供的船板钢的成分与本申请不同，导致NDT温度较高，低温韧性较差。对比例3的控轧过程中，开轧温度较低，热轧钢板温度不均匀性较大，奥氏体晶粒出现不均匀的混晶现象，从而导致钢板晶粒度不均匀，影响船板钢的NDT温度。对比例4的控轧过程中，终轧温度较低，导致钢板组织出现不均匀的混晶现象，影响船板钢的NDT温度。
采用金相显微镜对实施例2、实施例4、对比例1、对比例3以及对比例5提供的船板钢进行微观结构分析，结果如图1-图5。图1为实施例2的船板钢的带状组织显微图，可以得出带状组织为3.0级。图2为实施例4的船板钢的带状组织显微图，可以得出带状组织为3.5级。图3为对比例1的船板钢的带状组织显微图，可以得出带状组织为1.0级。图4为对比例3的船板钢的带状组织显微图，可以得出带状组织为2.5级。图5为对比例5的船板钢的带状组织显微图，可以得出带状组织为1.0。
图6为实施例2提供的船板钢进行夹杂物检测；图7为实施例2提供的船板钢的中心区晶粒度图片，晶粒度约9级；图8为实施例5的铁素体和珠光体组织结构图，含量约71.1％。
试验例2
选取实施例1-7、对比例1-5制得的钢板，采用GB 228-10标准对其分别进行力学性能测试。结果如表4：
表4检测结果
Figure BDA0002241458820000191
由结果可知，常规的力学性能是很容易达到合格的，只有对比例5因组织出现了贝氏体异常组织，所以冲击功与断后伸长率不合格。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种E级系列船板钢，其特征在于，包括：所述E级系列船板钢中的夹杂物等级不超过1.5级，所述E级系列船板钢的带状组织等级为3.0-4.0级，所述E级系列船板钢的金相组织的中心区晶粒度不小于9.0级；所述E级系列船板钢中的铁素体含量为60-80％，所述E级系列船板钢中的珠光体含量为20-40％；所述E级系列船板钢的无塑性转变温度不高于-40℃；
按质量百分比计，包括：C：0.13-0.18wt％，Si：0.40-0.60wt％，Mn：0.150-1.70wt％，P≤0.03wt％，S≤0.025wt％，Als：0.010-0.030wt％，Nb：0.010-0.050wt％，V：0.010-0.060wt％，Ti：0.010-0.020wt％，余量的铁及不可避免的杂质，其中，0.080wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.105wt％，0.085wt％＜0.5(V+Als)+Nb+Ti＜0.095wt％。
2.根据权利要求1所述的E级系列船板钢，其特征在于，所述E级系列船板钢的带状组织等级为3-3.5级。
3.根据权利要求1所述的E级系列船板钢，其特征在于，所述E级系列船板钢中的夹杂物等级为0.5-1.5级。
4.根据权利要求1至3任一项所述的E级系列船板钢，其特征在于，所述E级系列船板钢的无塑性转变温度为-50℃至-40℃。
5.根据权利要求1至3任一项所述的E级系列船板钢，其特征在于，所述E级系列船板钢中的铁素体含量为65-75％，所述E级系列船板钢中的珠光体含量为25-35％。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的E级系列船板钢的制备方法，其特征在于，包括：铸坯加热、控轧控冷以及精整成品；
所述控轧控冷的步骤包括：对经过铸坯加热的钢板依次进行轧制和冷却，轧制过程中的开轧温度为1070℃-1090℃，终轧温度为770℃-810℃，冷却过程中的终冷温度为660℃-700℃。
7.根据权利要求6所述的E级系列船板钢的制备方法，其特征在于，所述开轧温度为1075℃-1085℃，所述终轧温度为780℃-800℃，所述终冷温度为670℃-690℃。
8.根据权利要求6所述的E级系列船板钢的制备方法，其特征在于，所述轧制的步骤包括：在1070℃-1090℃的条件下对所述钢板开轧，经过粗轧制，至1030℃-1050℃结束粗轧；在800℃-940℃的条件下对经过粗轧的钢板开始精轧，至770℃-810℃结束精轧。
9.根据权利要求6或8所述的E级系列船板钢的制备方法，其特征在于，所述冷却过程中的冷却速度为15℃/s-18℃/s。
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