CN114908284B - 一种耐冲撞破裂船体结构用钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐冲撞破裂船体结构用钢，其除了Fe和不可避免的杂质以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.06～0.12％，Si：0.05～0.60％，Mn：1.30‑1.70％，Al：0.01～0.06％，Ti：0.005～0.012％，Mg：0.0005～0.003％，0＜Ca≤0.004％，且0.0005％≤Ca+Mg≤0.004％。相应地，本发明还公开了上述耐冲撞破裂船体结构用钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和连铸；(2)加热；(3)控制轧制；(4)空冷；(5)正火热处理：控制正火温度
Figure DDA0002939524210000011
正火温度的单位参量为℃；控制保温时间Th＝1.5×t，其单位参量为min，其中t表示钢板厚度，其单位参量为mm。

Description

一种耐冲撞破裂船体结构用钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢材及其制造方法，尤其涉及一种船体结构用钢及其制造方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的飞速发展，船舶数量也随之有了大量的增长。同样的，伴随着船舶数量的增长，通航密度也会随之越来越大，这同时也会导致船舶之间发生碰撞的可能性越来越大。
当船舶发生碰撞事故时，往往会造成船体结构破损、货物泄漏、环境污染、人员伤亡等灾难性的后果。由于碰撞时船舶具有巨大的质量和动能，其碰撞区的结构一般都迅速超越了弹性变形而进入塑性阶段并可能产生撕裂，只有当船舶碰撞动能为结构变形和周围介质运动所吸收后，碰撞过程才会停止。船体是由加筋钢板焊接而成的，板的破裂和焊缝失效在船体结构失效中起着重要的作用，它们将直接影响到结构的失效机理和能量吸收能力。
目前，现有的船体用钢在生产开发过程中，并未充分考虑钢板的耐冲撞性能，因此，现有技术中的船舶在受到撞击时并不能很好的吸收能量、抵抗舱室破损。基于此，本发明期望获得一种耐冲撞破裂船体结构用钢，其通过合理的化学成分设计，并优化生产工艺，可以使钢板在具有适宜的强度性能、优异的冲击韧性、良好的断裂止裂性能的同时具备优异的耐冲撞防破损性能。
在现有技术中，虽然已有部分研究人员针对钢板的耐冲撞性能进行了研究，但仍然存在一定的局限性。
公开号CN106086655B，公开日为2017年12月8日，名称为“一种有利于优化残余奥氏体的耐冲撞热成形马氏体钢”的中国专利文献公开了一种有利于优化残余奥氏体的耐冲撞热成形马氏体钢，其采用中碳(0.1～0.35％)、高锰(1.5～3.5％)、高铝(1.0～2.5％)成分设计，通过传统热成型工艺提升钢中残余奥氏体含量、使残余奥氏体以薄膜状分布于奥氏体晶界、板条束间，材料屈服强度大于1000MPa，抗拉强度1550MPa，屈强比不大于0.7，延伸率大于16％，强塑积大于26000MPa％。
公开号CN102286695A，公开日为2011年12月21日，名称为“一种高塑性高韧性超高强度钢板及其生产方法”的中国专利文献公开了一种高塑性高韧性超高强度钢板及其生产方法，其采用高碳(0.14～0.18％)、中锰(0.8～1.3％)成分设计，通过TMCP加调质工艺获得目标性能钢板，钢板组织为回火索氏体、片层间距细小。材料屈服强度960-1080MPa，抗拉强度1020-1150MPa，延伸率为18-25％，-40℃冲击功≥60J。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种耐冲撞破裂船体结构用钢，该钢种不仅具有优异的强韧性能，还具有优良的断裂止裂性能和耐冲撞防破损性能，其可以生产船体建造用钢板，并用于超大型船舶船体的建造，符合我国当前对船舶及海洋工程装备用钢的发展需求，具有十分广阔的应用前景。
为了实现上述目的，本发明提出了一种耐冲撞破裂船体结构用钢，其除了Fe和不可避免的杂质以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
C：0.06～0.12％，Si：0.05～0.60％，Mn：1.30-1.70％，Al：0.01～0.06％，Ti：0.005～0.012％，Mg：0.0005～0.003％，0＜Ca≤0.004％，且0.0005％≤Ca+Mg≤0.004％。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，其各化学元素质量百分含量为：
C：0.06～0.12％，Si：0.05～0.60％，Mn：1.30-1.70％，Al：0.01～0.06％，Ti：0.005～0.012％，Mg：0.0005～0.003％，0＜Ca≤0.004％；余量为Fe和不可避免的杂质，其中0.0005％≤Ca+Mg≤0.004％。
在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，各化学元素的设计原理具体如下所述：
C：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，采用了超低碳的设计，其通过利用碳的间隙强化作用，可以保证钢板获得适宜的强度。此外，采用超低碳的设计还可以防止过多的碳化物析出，降低钢板的低温韧性和焊接性能。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将C的质量百分含量控制在0.06～0.12％之间。
Si：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，Si元素是炼钢中常见的弱脱氧元素，其具有一定的固溶强化作用。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将Si的质量百分含量控制在0.05～0.60％之间。
Mn：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，Mn是低合金高强钢种最基本的合金元素，其可以通过固溶强化提高钢的强度，补偿钢中因C元素含量降低而引起强度损失。但需要注意的是，钢中Mn元素含量不宜过高，当钢中Mn元素含量过高时，则易在钢板中心位置产生偏析，减低钢材的低温韧性。基于此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将Mn的质量百分含量控制在1.30-1.70％之间。
Al：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，Al元素是为了脱氧而加入钢中的元素，其可以降低材料中的O含量，改善时效性能。此外，钢中添加适量的Al元素还有利于细化晶粒，改善钢材的强韧性能。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将Al元素的质量百分含量控制在0.01～0.06％之间。
Ti：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，Ti元素是强的固N元素，其可以有效抑制钢中的N元素含量，防止因N含量过高而对钢材性能产生的不利影响。同时，Ti元素与N所形成TiN析出相可抑制板坯和钢板在加热过程中晶粒的过分长大。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将Ti元素的质量百分含量控制在0.005～0.012％之间。
Mg：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，Mg元素可以有效改善硫化物形态，细化夹杂物，并提升钢板耐腐蚀性能。当钢中Mg元素含量过低时，则起不到夹杂物变性的作用；而当钢中Mg元素含量太高时，则又容易形成MgO、MgS，堵塞水口。因此，在发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将Mg元素的质量百分含量控制在0.0005～0.003％之间。
Ca：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，通过Ca处理可以控制钢中硫化物的形态，改善钢板的各向异性，提高低温韧性。此外，Ca元素同样也是本发明中的重要元素，其含量需与Mg含量相匹配。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，将Ca元素的质量百分含量控制为0＜Ca≤0.004％。
另外，需要说明的是，为保证本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢的性能，在本发明中，在控制单一化学元素含量的同时，还需要进一步地控制Mg和Ca元素的质量百分含量满足：0.0005％≤Ca+Mg≤0.004％。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，其还含有下述各化学元素的至少其中一种：0＜Nb≤0.04％，0＜V≤0.05％，0＜B≤0.0005％。
在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，为了进一步地提高钢的性能，还可以向钢中添加Nb、V和B元素。
Nb：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，Nb是强烈的碳氮化物形成元素，其具有强烈的细晶作用。钢中加入适量的Nb元素可以获得均匀的晶粒尺寸，防止加热过程中部分晶粒的过分长大，形成混晶组织，恶化强韧性能及腐蚀性能。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，可以将Nb的质量百分含量控制为0＜Nb≤0.04％。
V：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，V元素可以通过与C和N形成VN或V(CN)微细析出粒子，从而对钢的强化做出贡献。但需要注意的是，钢中V元素含量不宜过高，如果钢中V元素含量太高，则会使成本显著提高。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，可以将V元素的质量百分含量控制为0＜V≤0.05％。
B：在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，B元素可以提高钢的淬透性，会影响钢材的冷裂性能。因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，可以将B元素的质量百分含量控制为0＜B≤0.0005％。
需要说明的是，上述Nb、V以及B元素的加入会增加材料的成本，综合考虑到性能与成本控制，在本发明所述技术方案中，可以优选地添加上述元素的至少其中之一。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，其还含有Cr、Ni、Mo和Cu的至少其中一种，并且其质量百分含量满足Cr+Ni+Mo+Cu≤0.5％。
在本发明的上述技术方案中，上述Cr、Ni、Mo和Cu这四种合金元素均可以有效起到固溶强化的作用。对于大厚度钢板，钢中添加适量的Cr、Ni、Mo和Cu元素可以有效提高钢材的强韧性能，因此，在本发明所述技术方案中，可以优选地添加上述元素的至少其中之一，且其质量百分含量满足Cr+Ni+Mo+Cu≤0.5％。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，在不可避免的杂质中，P≤0.015％，并且/或者S≤0.0040％。
在上述技术方案中，P和S均为钢中不可避免的杂质元素，在技术条件允许情况下，为了获得性能更好且质量更优的钢材，应尽可能降低钢中杂质元素的含量。在本发明中，钢中P和S元素含量过高时，易形成偏析、夹杂等缺陷，恶化钢板的焊接性能和冲击韧性。
因此，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，可以优选地控制控制P≤0.015％、S≤0.0040％，且须通过夹杂物有益化改性技术，使夹杂物形态球化、尺寸细化且分布均匀，提升钢板的强韧性能。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，各化学元素的质量百分含量还满足下述各项的至少其中之一：
1.9≤α≤2.1，其中α＝6.1C+0.9Mn+1.5V；
4.1≤β≤6.8，其中
Figure BDA0002939524200000051
式中的各化学元素均代入该化学元素的质量百分含量的百分号前面的数值。
在上述技术方案中，本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢在控制单一元素质量百分含量的同时，还可以优选地控制钢中的化学元素的质量百分含量满足：1.9≤α≤2.1和4.1≤β≤6.8的至少其中之一，以确保合金元素含量的平衡，使钢材获得良好的耐冲撞破裂性能，以及强度和韧性匹配。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，其微观组织为铁素体+珠光体，其中铁素体的相比例≥90％。
在上述技术方案中，本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢的微观组织为铁素体+珠光体，且铁素体的相比例≥90％，从而保证钢材具有良好的强韧性能及耐冲撞性能。
进一步地，在本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢中，其屈服强度≥315MPa，抗拉强度为440～570MPa，-60℃下的冲击功≥200J，-60℃下的CTOD(裂纹尖端张开位移)≥1.5mm，NDTT(无塑性转变温度)≤-70℃，均匀延伸率Ag≥18％，总延伸率A5≥38％。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种耐冲撞破裂船体结构用钢的制造方法，该制造方法生产简单，所获得的耐冲撞破裂船体结构用钢不仅具有优异的强韧性能，还具有良好的耐冲撞破裂性能和断裂止裂性能，其屈服强度≥315MPa，抗拉强度为440～570MPa，-60℃下的冲击功≥200J，-60℃下的CTOD≥1.5mm，NDTT≤-70℃，均匀延伸率Ag≥18％，总延伸率A5≥38％，具有良好的推广前景和应用价值。
为了实现上述目的，本发明提出了上述的耐冲撞破裂船体结构用钢的制造方法，其包括步骤：
(1)冶炼和连铸；
(2)加热；
(3)控制轧制；
(4)空冷；
(5)正火热处理：控制正火温度
Figure BDA0002939524200000061
正火温度的单位参量为℃；控制保温时间Th＝1.5×t，其单位参量为min，其中t表示钢板厚度，其单位参量为mm。
在本发明上述技术方案中，本发明所述制造方法的步骤(5)中，控制正火温度
Figure BDA0002939524200000062
不仅可以保证钢板完全奥氏体化，其还可以在较高的温度下进行奥氏体化使碳氮化物充分固溶，促进合金在钢中分布均匀化，一减轻由于偏析形成的微观电化学腐蚀。
相应地，在本发明上述步骤(5)中，控制保温时间Th＝1.5×t，主要是为了使钢板充分奥氏体化，使钢中的C元素和微合金元素均匀化。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(1)中，依次进行铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、夹杂物有益化处理和连铸，其中在夹杂物有益化处理阶段，形成以MgO+Al2O3为核心，包覆(Ca，Mn)S的复合夹杂物，该复合夹杂物的尺寸为0.2～2.5um，该尺寸范围的复合夹杂物的数量占夹杂物总数量的95％以上。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(1)中，其中在转炉冶炼阶段，挡渣出钢，控制渣层的厚度＜35mm；在LF精炼阶段，控制渣中FeO和MnO的质量百分含量之和<1％，控制(CaO+MgO+MnO)/(SiO2+P2O5)>9，式中的各物质均代入其质量百分含量；在夹杂物有益化处理阶段，同时喂入Mg和Ca，喂丝速度为160-300m/min。
在上述技术方案中，在本发明所述制造方法的步骤(1)中，在转炉冶炼阶段，挡渣出钢，控制渣层的厚度＜35mm，可以减少钢包内渣的氧化性，防止增加氧活度，钢水回磷，利于后续造白渣及夹杂物变性处理。
相应地，在LF精炼阶段，控制(CaO+MgO+MnO)/(SiO2+P2O5)>9，可以保证炉渣有良好的脱磷脱硫能力。在钢包造白渣过程中，控制渣中FeO和MnO的质量百分含量之和<1％可以保证熔渣的还原性，充分脱硫，降低钢液夹杂物含量，提升钢材的强韧性能与耐腐蚀性能。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(2)中，控制板坯加热温度
Figure BDA0002939524200000071
其单位参量为℃，上式各化学元素均代入该化学元素的质量百分含量的百分号前面的数值。
在上述技术方案中，在本发明所述制造方法的步骤(2)中，设定上述的板坯加热温度Th，是为了保证微合金碳氮化物的充分固溶，并促进合金元素的均匀化，减轻钢中宏观与微观偏析，减轻由于不同相及成分间电位差不同而形成腐蚀原电池，降低钢板耐腐蚀性。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(3)中，控制开轧温度Tsr＝0.92Th～0.96Th；终轧温度
Figure BDA0002939524200000072
开轧和终轧温度的单位参量均为℃，上式各化学元素均代入该化学元素的质量百分含量的百分号前面的数值。
在上述技术方案中，控制开轧温度Tsr＝0.92Th～0.96Th主要是为了确保钢板在再结晶区较高温度下轧制，以充分再结晶，形成均匀等轴的奥氏体晶粒。
相应地，控制终轧温度
Figure BDA0002939524200000073
不仅可以保证钢板在非静态再结晶温度以上轧制，防止发生混晶，其还能够保证轧制过程中有足够的温降空间。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(3)中，控制轧制单道次的压下量为8～12％，控制累计压下量≥60％。
在本发明上述技术方案中，控制轧制单道次的压下量为8～12％主要是为了保证钢板在每一道次有足够的再结晶驱动力，同时又具有足够多的轧制道次使钢板晶粒均匀化，以满足轧制后原奥氏体晶粒尺寸保持在25～30um之间。相应地，在本发明所述的步骤(3)中，控制累计压下量≥60％，主要是为了使钢板心部发生足够再结晶，充分均匀化，保证芯部强韧性能及断裂止裂性能。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(5)中，在保温之后进行空冷，冷却速度为0.2～0.5℃/s。
在上述技术方案中，步骤(5)中，保温之后进行空冷，控制空冷冷却速度为0.2～0.5℃/s主要是为了获得铁素体的相比例大于90％的微观组织。
本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
在本发明中，本发明从成分设计、组织调控、生产工艺等方面重新进行设计发明，使钢板在具有适宜的强度性能、优异的冲击韧性、良好的断裂止裂性能的同时还具备有优异的耐冲撞防破损性能。
相较于现有技术，本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢采用了独有的成份设计技术、纯净钢冶炼技术、夹杂物有益化控制技术、钢质均匀化技术、晶粒尺寸控制及微观组织调控技术，可生产满足315MPa级强度要求、具有良好的低温冲击韧性、良好断裂止裂性能优异耐冲撞破裂性能的钢种，其与现有技术在组织、成分、工艺设计上存在较大差别。
本发明生产的耐冲撞破裂船体结构用钢的屈服强度≥315MPa，抗拉强度为440～570MPa，-60℃下的冲击功≥200J，-60℃下的CTOD≥1.5mm，NDTT≤-70℃，均匀延伸率Ag≥18％，总延伸率A5≥38％，其可用于超大型油轮、液化石油气船、液化天然气船、化学品船、集装箱船等超大型船舶船体的建造，保证船舶的安全运行、减少原油及化学品泄漏污染，具有十分广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6和对比例1
实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢采用以下步骤制得：
(1)按照下述表1-1和表1-2所示的化学成分进行冶炼和浇铸：依次进行铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、夹杂物有益化处理和连铸，其中在夹杂物有益化处理阶段，形成以MgO+Al2O3为核心，包覆(Ca，Mn)S的复合夹杂物，该复合夹杂物的尺寸为0.2～2.5um，该尺寸范围的复合夹杂物的数量占夹杂物总数量的95％以上。
在转炉冶炼阶段，挡渣出钢，控制渣层的厚度＜35mm；在LF精炼阶段，控制渣中FeO和MnO的质量百分含量之和<1％，控制(CaO+MgO+MnO)/(SiO2+P2O5)>9，式中的各物质均代入其质量百分含量；在夹杂物有益化处理阶段，同时喂入Mg和Ca，喂丝速度为160-300m/min。
(2)加热：控制板坯加热温度
Figure BDA0002939524200000091
其单位参量为℃。
(3)控制轧制：控制开轧温度Tsr＝0.92Th～0.96Th，控制终轧温度
Figure BDA0002939524200000092
开轧和终轧温度的单位参量均为℃；控制轧制单道次的压下量为8～12％，控制累计压下量≥60％。
(4)空冷。
(5)正火热处理：控制正火温度
Figure BDA0002939524200000093
进行正火热处理，正火温度的单位参量为℃；控制保温时间Th＝1.5×t，其单位参量为min，其中t表示钢板厚度，其单位参量为mm。保温完成后还可以进行空冷，控制空冷的冷却速度为0.2～0.5℃/s。
需要说明的是，在本发明中，实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢的化学成分设计以及相关工艺均满足本发明设计规范要求。而对比例1的对比钢材在化学成分设计中存在不满足本发明设计规范要求的参数。
表1-1和表1-2列出了实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢和对比例1的对比钢的各化学元素的质量百分配比。
表1-1.(wt.％，余量为Fe和除了P、S以外的其他不可避免的杂质)
Figure BDA0002939524200000094
表1-2.
Figure BDA0002939524200000095
Figure BDA0002939524200000101
注：上表1-2中，α＝6.1C+0.9Mn+1.5V，
Figure BDA0002939524200000102
式中的各化学元素均代入该化学元素的质量百分含量的百分号前面的数值。
表2列出了实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢和对比例1的对比钢在上述工艺步骤中的具体工艺参数。
表2.
Figure BDA0002939524200000103
将得到的实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢和对比例1的对比钢分别取样，并对各实施例和对比例成品板分别进行拉伸试验、夏比V型缺口冲击试验、CTOD试验(检验钢板断裂韧性的指标)和NDTT性能检验试验(衡量钢板止裂性能的重要指标)，并将各实施例和对比例的测试试验结果分别列于表3中。
相关试验测试手段，如下所述：
拉伸试验：依据GB/T 228.1，对50mm以下钢板采用全厚度板状拉伸试样，对50mm以上钢板采用棒状拉伸试样，测试其室温拉伸性能。
夏比V型缺口冲击试验：依据GB/T 229，采用夏比V型冲击试样，测试-60℃下材料板厚t/4位置冲击性能
CTOD试验：依据BS7448-1，采用全厚度CTOD试样，测试材料在-60℃下断裂韧性。
NDTT性能检验试验：采用GB/T 6803-2008，采用P3试样，测试材料无塑性转变温度。
表3列出了实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢和对比例1的对比钢的测试试验结果。
表3.
Figure BDA0002939524200000111
从表3中可以看出，本发明所述实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢的综合性能明显优于对比例1的对比钢。实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢与对比钢中相比，均匀延伸率Ag和总延伸率A5均具有实质提升，提升50％以上。
如表3所示，相较于对比例1的对比钢，本发明所述实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢具有优良的强韧性能，断裂止裂性能和耐冲撞防破损性能，实施例1-6的耐冲撞破裂船体结构用钢的屈服强度在330～360MPa之间，抗拉强度在460～470MPa之间，-60℃下的冲击功均≥205J，-60℃下的CTOD≥1.51mm，NDTT≤-75℃，均匀延伸率Ag≥18.5％，总延伸率A5≥38.4％。
综上所述可以看出，本发明所述的耐冲撞破裂船体结构用钢，通过合理的化学成分设计并结合优化工艺，可以同时具有适宜的强度性能、优异的冲击韧性、良好的断裂止裂性能和优异的耐冲撞防破损性能。该耐冲撞破裂船体结构用钢的可以有效应用于超大型油轮、液化石油气船、液化天然气船、化学品船、集装箱船等超大型船舶船体的建造，具有十分广阔的应用前景。
需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种耐冲撞破裂船体结构用钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：
C：0.06～0.12％，Si：0.05～0.60％，Mn：1.30-1.70％，Al：
0.01～0.06％，Ti：0.005～0.012％，Mg：0.0005～0.003％，0＜Ca≤0.004％；余量为Fe和不可避免的杂质；
且0.0005％≤Ca+Mg≤0.004％；各化学元素的质量百分含量还满足：1.9≤α≤2.1，其中α＝6.1C+0.9Mn+1.5V；
4.1≤β≤6.8，其中
Figure FDA0004064401270000011
其微观组织为铁素体+珠光体，其中铁素体的相比例≥90％；
其屈服强度≥315MPa，抗拉强度为440～570MPa，-60℃下的冲击功≥200J，-60℃下的CTOD≥1.5mm，NDTT≤-70℃，均匀延伸率Ag≥18％，总延伸率A5≥38％。
2.如权利要求1所述的耐冲撞破裂船体结构用钢，其特征在于，其还含有下述各化学元素的至少其中一种：0＜Nb≤0.04％，0＜V≤0.05％，0＜B≤0.0005％。
3.如权利要求1所述的耐冲撞破裂船体结构用钢，其特征在于，其还含有Cr、Ni、Mo和Cu的至少其中一种，并且其质量百分含量满足Cr+Ni+Mo+Cu≤0.5％。
4.如权利要求1所述的耐冲撞破裂船体结构用钢，其特征在于，在不可避免的杂质中，P≤0.015％，并且/或者S≤0.0040％。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的耐冲撞破裂船体结构用钢的制造方法，其特征在于，其包括步骤：
(1)冶炼和连铸；
(2)加热；
(3)控制轧制；
(4)空冷；
(5)正火热处理：控制正火温度
Figure FDA0004064401270000012
正火温度的单位参量为℃；控制保温时间Th＝1.5×t，其单位参量为min，其中t表示钢板厚度，其单位参量为mm。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，依次进行铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、夹杂物有益化处理和连铸，其中在夹杂物有益化处理阶段，形成以MgO+Al2O3为核心，包覆(Ca，Mn)S的复合夹杂物，该复合夹杂物的尺寸为0.2～2.5um，该尺寸范围的复合夹杂物的数量占夹杂物总数量的95％以上。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，其中在转炉冶炼阶段，挡渣出钢，控制渣层的厚度＜35mm；在LF精炼阶段，控制渣中FeO和MnO的质量百分含量之和<1％，控制(CaO+MgO+MnO)/(SiO2+P2O5)>9，式中的各物质均代入其质量百分含量；在夹杂物有益化处理阶段，同时喂入Mg和Ca，喂丝速度为160-300m/min。
8.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制板坯加热温度
Figure FDA0004064401270000021
其单位参量为℃。
9.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，控制开轧温度Tsr＝0.92Th～0.96Th；终轧温度
Figure FDA0004064401270000022
开轧和终轧温度的单位参量均为℃。
10.如权利要求5或9所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，控制轧制单道次的压下量为8～12％，控制累计压下量≥60％。
11.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤(5)中，在保温之后进行空冷，冷却速度为0.2～0.5℃/s。
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