CN116162863A - 一种低温延展性优异的550MPa级钢板及其制造方法 - Google Patents

一种低温延展性优异的550MPa级钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温延展性优异的550MPa级钢板及其制造方法，钢板的化学成分为C:0.040％～0.120％，Si:0.20％～0.70％，Mn:1.00％～1.40％，Nb:0.010％～0.050％，V:0.020％～0.080％，Cu:0.30％～0.70％，N:0.0120％～0.0160％，Ni:0.60％～1.20％，Cr:0.60％～1.20％，Mo:0.30％～0.60％，La:0.010％～0.035％，P≤0.008％，S≤0.003％，其余为Fe及杂质；通过化学成分设计提高钢的强度、低温韧性及延展性；连铸采用高过热度、强二冷水的工艺，控制连铸坯柱状晶比例＞96％，并通过堆垛缓冷减少强冷带来的内应力，同时控制其晶粒尺寸；采用分段加热及三阶段控制轧制工艺，轧后钢板采用加速冷却+堆垛缓冷工艺，控制最终钢板的内应力及析出相分布；成品钢板具有优异的低温延展性及综合力学性能。

Description

一种低温延展性优异的550MPa级钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及船舶用钢生产技术领域，尤其涉及一种在冰区环境服役船舶应用的低温延展性优异的550MPa级钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，极地船舶逐渐从低等级冰区加强型向具有自破冰性能的高等级冰区加强型方向发展，具有破冰能力的极地油船、极地LPG船(液化石油气运输船)、极地集装箱船等新型商业破冰船的需求得到快速增长。极地船舶特别是重型破冰船的船体结构通常采用特殊钢，尤其是冰层接触线以下部位的船体用钢要求最高，此部分船体承受冰层的反复撞击，严重时会造成结构破损、货物泄漏、环境污染、人员伤亡等灾难性的后果，因此该部分船体用钢要求必须具备足够的强度、低温韧性、抗撞性等综合性能。
衡量抗撞性的关键指标是钢的延展性，钢的延展性越好，受撞击时吸收的能量越多，其抗撞性越好。对于在冰区环境服役船舶用钢来说，由于其长期在低温环境下服役，因此，需要具有优异的低温延展性。
申请号为201810320311.4的专利申请公开了“一种高延展性的EH40级船板钢及其制备方法”，其钢中化学成分为：C 0.04～0.08％，Si 0.04～0.16％，Mn 0.90～1.20％，Nb0.03～0.04％，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；采用120～140mm的钢坯经加热、保温、粗轧、精轧、冷却等工艺获得成品船板钢，成品钢板的屈服强度为475～530MPa，抗拉强度为540～609MPa，断后伸长率为31.4～35.7％，-40℃冲击功为231～274J。其冷却工艺采用水冷-空冷-水冷的三段式冷却，过程复杂，且其冲击功评价温度仅为-40℃，远低于冰区船舶的服役温度，断后伸长率为室温断后伸长率，同样不能满足冰区船舶的使用要求。
申请号为201910970390.8的专利申请公开了“一种高延展性的EH420级别船板钢及其生产方法”，其钢中化学成分为：C 0.08～0.13％，Si 0.10～0.25％，Mn 1.0～1.4％，Nb0.01～0.03％，Ti 0.02～0.04％，Als 0.02～0.040％，P≤0.02％，S≤0.01％，其余为铁和不可避免的杂质。其生产工艺包括连铸、加热、轧制、冷却工序，钢板屈服强度为462～515MPa，抗拉强度551～623MPa，断后伸长率为28.4～31.8％，-40℃冲击功为243～295J。其冷却工序中，前段采用超快冷，后段采用层流冷却的方式，过程同样复杂，且其冲击功和断后伸长率的评价温度均高于实际冰区船舶的服役温度，不能满足使用要求。
申请号为201810320314.8的专利申请公开了“一种高延展性的FH500级船板钢及其制备方法”，其钢中化学成分为：C 0.04～0.08％，Si 0.04～0.16％，Mn 1.2～1.4％，Nb0.03～0.04％，Ti 0.01～0.02％，Als 0.02～0.04％，P≤0.02％，S≤0.01％，其余为Fe和不可避免杂质；其采用120～140mm的钢坯经加热、保温、粗轧、精轧、冷却等工艺获得成品船板钢，成品钢板的屈服强度为541～597MPa，抗拉强度为622～686MPa，断后伸长率为30.5～31.5％，-60℃冲击功为187～216J。其冷却工艺采用水冷-空冷-水冷的三段式冷却，过程复杂，断后伸长率为室温断后伸长率，不能满足冰区船舶的使用要求。
申请号为202110051756.9的专利申请公开了“一种高强韧性EH36船板海工钢板及其生产方法”，其钢中化学成分为：C 0.09～0.13％，Si 0.20～0.35％，Mn 1.30～1.40％，P≤0.015％，S≤0.010％，Als 0.040～0.050％，Nb 0.025～0.035％，V 0.020～0.030％，Ti0.005～0.012％，其余为Fe和不可避免杂质；通过多机制强韧化耦合组织调控，以及冶炼-连铸及热处理一体化生产技术得到最终钢板，成品钢板的屈服强度、抗拉强度和冲击性能均较高。但是其工艺过程包括正火处理，增加了其工艺复杂性，其断后伸长率为室温断后伸长率且数值不高，不能满足船舶用钢的抗碰撞要求。
综上所述，目前高延展性船用钢板的生产主要存在以下问题：1)钢板的低温韧性不足，不能满足使用要求。2)钢板的低温延展性不足，影响船舶的冰区服役要求。3)钢板的生产工艺过程复杂。
发明内容
本发明提供了一种低温延展性优异的550MPa级钢板及其制造方法，通过化学成分设计提高钢的强度、低温韧性及延展性；连铸采用高过热度、强二冷水的工艺，控制连铸坯柱状晶比例＞96％，并通过堆垛缓冷减少强冷导致的内应力，同时控制其晶粒尺寸；采用分段加热及三阶段控制轧制工艺，轧后钢板采用加速冷却+堆垛缓冷工艺，控制最终钢板的内应力及析出相分布；使成品钢板具有优异的低温延展性及综合力学性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种低温延展性优异的550MPa级钢板，所述钢板的化学成分按照重量百分比计为C:0.040％～0.120％，Si:0.20％～0.70％，Mn:1.00％～1.40％，Nb:0.010％～0.050％，V:0.020％～0.080％，Cu:0.30％～0.70％，N:0.0120％～0.0160％，Ni:0.60％～1.20％，Cr:0.60％～1.20％，Mo:0.30％～0.60％，La:0.010％～0.035％，P≤0.008％，S≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质；钢板的金相组织为针状铁素体+粒状贝氏体组织，且以面积率计针状铁素体的占比≥85％，铁素体基体上弥散分布(Nb,V)(C,N)析出相，析出相尺寸≤20.0nm。
一种低温延展性优异的550MPa级钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制及冷却过程；具体如下：
(1)冶炼；获得化学成分在设定范围内的钢水；
(2)连铸；步骤(1)所得钢水经连铸制得连铸坯，连铸时控制中间包过热度为40～65℃，全程保护浇注，二冷水比水量≥0.50m3/t，使连铸坯中柱状晶的比例＞96.0％；在连铸结束时对铸坯采用轻压下工艺，压下量为6.0～10.0mm，然后对连铸坯进行堆垛缓冷，堆垛开始温度为850～950℃，堆垛时间≥40h；
(3)加热；将步骤(2)堆垛缓冷后的连铸坯加热至1150～1250℃；采用分段加热工艺，600℃以下采用快速加热的方式，加热时间控制在0.10～0.30min/mm；600～1100℃采用慢速加热的方式，加热时间控制在0.30～0.50min/mm；1100℃以上采用快速加热+短时保温的方式，加热时间控制在0.10～0.20min/mm；保温时间为0.5～2.0h；
(4)轧制；连铸坯进行三阶段控制，其中：
第一阶段轧制采用高温快轧+大压下的方式，连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，辊速控制在30～50r/min，首道次压下量≥55mm，其余道次压下率为15％～30％，终轧温度在1100℃以上；中间待温坯料的冷却速度为3.0～12.0℃/s；
第二阶段轧制的开轧温度为950～1000℃，道次压下量≥30mm，终轧温度为900～950℃；
第三阶段轧制采用低温大压下的方式，开轧温度为780～830℃，道次压下率为20％～25％，终轧温度为730～760℃；
(5)冷却；轧后钢板进行加速冷却，开冷温度为670～720℃，冷却速度为10.0～30.0℃/s，返红温度为420～490℃；冷却后的钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度≥300℃，堆垛时间≥20h。
进一步的，所述步骤(1)中冶炼的具体过程如下：
a)转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S的含量至设定范围内，并添加其它合金成分进行熔炼；
b)钢水精炼时调整其它合金成分的含量至设定范围内；
c)精炼后的钢水进行RH处理，RH处理时间≥40min，RH处理时全程吹氮，保证最终N含量在设定范围内，同时控制钢中[H]≤2.0ppm，[O]≤18ppm。
进一步的，所述步骤(4)中，第一阶段轧制后中间待温坯料的厚度为3.0～3.5倍成品钢板厚度，采用喷水冷却的方式进行快速冷却；第二阶段轧制后中间待温坯料的厚度为1.5～2.0倍成品钢板厚度。
进一步的，成品钢板的常温拉伸性能为：屈服强度570MPa以上，抗拉强度680MPa以上，断后延伸率28.0％以上；-20℃拉伸性能为：屈服强度630MPa以上，抗拉强度740MPa以上，断后延伸率26.0％以上；-80℃冲击功大于250J，韧-脆转变温度FATT＜-75℃，无塑性转变温度NDTT≤-75℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用低碳的化学成分设计，降低钢的碳当量，提高钢的低温韧性及延展性；同时添加Nb、V、N、Mo等易于形成圆球形析出相的微合金元素，通过析出强化和细晶强化提高钢的强度、韧性及延展性；取消Al、Ti等易于形成多面体析出相的元素，精炼采用Si、Mn等元素脱氧；
2)连铸采用高过热度、强二冷水的方式，控制连铸坯柱状晶比例＞96％，并通过堆垛缓冷工艺减少由于强冷带来的内应力，同时控制其晶粒尺寸；
3)采用分段加热工艺，600℃以下采用快速加热；600-1100℃采用慢速加热，使钢中V元素的析出相充分回溶，以控制原始奥氏体晶粒的细化；1100℃以上采用“快速加热+短时保温”的方式，防止奥氏体晶粒的长大；
4)三阶段控制轧制工艺中，前两阶段轧制采用“高温快轧+大压下”的方式，并且待温时对坯料进行快冷，为最终钢板的细晶控制做准备；第三阶段采用低温大压下的方式，进一步细化晶粒尺寸；
5)轧后钢板采用“加速冷却+堆垛缓冷”工艺，控制最终钢板的内应力及析出相分布；成品钢板的金相组织为针状铁素体+粒状贝氏体组织，其中针状铁素体占比≥85％，铁素体基体上弥散分布(Nb,V)(C,N)析出相，析出相尺寸≤20.0nm；
6)成品钢板具有优异的低温延展性及综合力学性能，常温拉伸性能：屈服强度570MPa以上，抗拉强度680MPa以上，断后延伸率28.0％以上；-20℃拉伸性能：屈服强度630MPa以上，抗拉强度740MPa以上，断后延伸率26.0％以上；-80℃冲击功大于250J，FATT＜-75℃，NDTT≤-75℃。
具体实施方式
本发明所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板，所述钢板的化学成分按照重量百分比计为C:0.040％～0.120％，Si:0.20％～0.70％，Mn:1.00％～1.40％，Nb:0.010％～0.050％，V:0.020％～0.080％，Cu:0.30％～0.70％，N:0.0120％～0.0160％，Ni:0.60％～1.20％，Cr:0.60％～1.20％，Mo:0.30％～0.60％，La:0.010％～0.035％，P≤0.008％，S≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质；钢板的金相组织为针状铁素体+粒状贝氏体组织，且以面积率计针状铁素体的占比≥85％，铁素体基体上弥散分布(Nb,V)(C,N)析出相，析出相尺寸≤20.0nm。
本发明所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制及冷却过程；具体如下：
(1)冶炼；获得化学成分在设定范围内的钢水；
(2)连铸；步骤(1)所得钢水经连铸制得连铸坯，连铸时控制中间包过热度为40～65℃，全程保护浇注，二冷水比水量≥0.50m3/t，使连铸坯中柱状晶的比例＞96.0％；在连铸结束时对铸坯采用轻压下工艺，压下量为6.0～10.0mm，然后对连铸坯进行堆垛缓冷，堆垛开始温度为850～950℃，堆垛时间≥40h；
(3)加热；将步骤(2)堆垛缓冷后的连铸坯加热至1150～1250℃；采用分段加热工艺，600℃以下采用快速加热的方式，加热时间控制在0.10～0.30min/mm；600～1100℃采用慢速加热的方式，加热时间控制在0.30～0.50min/mm；1100℃以上采用快速加热+短时保温的方式，加热时间控制在0.10～0.20min/mm；保温时间为0.5～2.0h；
(4)轧制；连铸坯进行三阶段控制，其中：
第一阶段轧制采用高温快轧+大压下的方式，连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，辊速控制在30～50r/min，首道次压下量≥55mm，其余道次压下率为15％～30％，终轧温度在1100℃以上；中间待温坯料的冷却速度为3.0～12.0℃/s；
第二阶段轧制的开轧温度为950～1000℃，道次压下量≥30mm，终轧温度为900～950℃；
第三阶段轧制采用低温大压下的方式，开轧温度为780～830℃，道次压下率为20％～25％，终轧温度为730～760℃；
(5)冷却；轧后钢板进行加速冷却，开冷温度为670～720℃，冷却速度为10.0～30.0℃/s，返红温度为420～490℃；冷却后的钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度≥300℃，堆垛时间≥20h。
进一步的，所述步骤(1)中冶炼的具体过程如下：
a)转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S的含量至设定范围内，并添加其它合金成分进行熔炼；
b)钢水精炼时调整其它合金成分的含量至设定范围内；
c)精炼后的钢水进行RH处理，RH处理时间≥40min，RH处理时全程吹氮，保证最终N含量在设定范围内，同时控制钢中[H]≤2.0ppm，[O]≤18ppm。
进一步的，所述步骤(4)中，第一阶段轧制后中间待温坯料的厚度为3.0～3.5倍成品钢板厚度，采用喷水冷却的方式进行快速冷却；第二阶段轧制后中间待温坯料的厚度为1.5～2.0倍成品钢板厚度。
进一步的，成品钢板的常温拉伸性能为：屈服强度570MPa以上，抗拉强度680MPa以上，断后延伸率28.0％以上；-20℃拉伸性能为：屈服强度630MPa以上，抗拉强度740MPa以上，断后延伸率26.0％以上；-80℃冲击功大于250J，韧-脆转变温度FATT＜-75℃，无塑性转变温度NDTT≤-75℃。
本发明所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板中，各化学成分的作用(化学成分设计原理)如下：
C：钢中基本的强化元素，在本发明钢中是保证强度、硬度的主要元素；其含量偏低时会使碳化物等的生成量降低，影响轧制时细化晶粒的效果；其含量偏高时，钢中渗碳体含量增加，对钢板的低温韧性及延展性有不利的影响；综合考虑成本、性能等因素，本发明控制C的含量范围为0.040％～0.120％。
Si：炼钢脱氧的必要元素，在钢中固溶能力较强，能提高钢的弹性极限以及屈服强度，但是Si含量过高时对钢的低温韧性和表面质量有不利的影响。本发明控制Si的含量范围为0.20％～0.70％。
Mn：在钢中形成置换固溶体，可大量固溶于Fe基体中。能够延缓钢中铁素体和珠光体转变，大幅增加钢的淬透性，降低钢的脆性转变温度，改善冲击韧性；但是Mn含量过高容易在钢中形成偏析，对钢的塑性和韧性均有不利影响。综合考虑，本发明控制Mn的含量范围为1.00％～1.40％。
Nb：晶粒细化元素，加热时未溶解的Nb的碳、氮化物颗粒分布在奥氏体晶界上，可阻碍钢在加热时奥氏体晶粒长大；能够有效延迟变形奥氏体的再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，细化铁素体晶粒；能够提高钢的塑性、冲击韧性，并降低其脆性转变温度。本发明控制Nb的含量范围为0.010％～0.050％。
V：强碳化物形成元素，对奥氏体再结晶影响较小，低温时V的碳、氮化物大量析出，具有明显的析出强化和细化组织作用，从而提高钢的塑性和韧性。本发明控制V的含量范围为0.020％～0.080％。
Cu：能够提高钢中奥氏体的稳定性，增加钢的淬透性，适量添加时能够提高钢的强度、塑性及低温韧性，但Cu含量过高时钢的热脆性恶化，易产生热裂纹。本发明控制Cu的含量范围为0.30％～0.70％。
N：本发明钢中重要的强韧化元素，N元素的加入有利于促进V(CN)的大量形成，从而使其晶粒细化，提高钢的塑性和韧性。含氮钢不仅消除了炼钢过程中因脱气和精炼去氮引起的成本增加，而且钢中增氮更能充分发挥微合金元素的作用，节约合金化元素的用量，进而大大降低生产成本。本发明控制N的含量范围为0.0120％～0.0160％。
Ni：对钢的焊接热影响区硬化性和韧性没有不良影响，并且能提高钢的塑性及低温韧性；另外，Ni的加入还可以降低Cu含量高时的热裂纹倾向；综合考虑成本、性能等因素，本发明控制Ni的含量范围为0.60％～1.20％。
Cr：能够增加钢的淬透性，提升钢的强韧性能。少量Cr的添加，还能够有效延缓钢板的初期腐蚀。综合考虑成本、性能等因素，本发明控制Cr的含量范围为0.60％～1.20％。
Mo：能够提高钢板的淬透性，Mo元素在钢中可以形成细小碳化物，在不降低钢塑性的情况下有效提高钢板强度。本发明控制Mo的含量范围为0.30％～0.60％。
La：稀土元素，少量加入能改善钢的流动性，有良好的的脱硫作用，减少钢中非金属夹杂，使钢组织致密、纯净，对提高钢的低温韧性有积极作用。本发明控制La的范围为0.010％～0.035％。
本发明所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板的制造方法包括冶炼、连铸、加热炉加热和轧制等工艺过程，具体步骤及设计原理如下：
(1)按照本发明所述钢中化学成分对钢水进行冶炼；
a)转炉冶炼时，调整C、Si、Mn、P、S等元素的含量，使其含量在本发明限定范围内，并根据要求添加其它合金成分进行熔炼。
b)钢水精炼时，调整其它合金元素的含量至本发明限定范围内。
c)精炼后的钢水进行RH处理，RH处理时间≥40min，RH处理时全程吹氮，保证钢的最终N含量在本发明限定范围内，同时控制钢中[H]≤2.0ppm，[O]≤18ppm。
(2)将步骤(1)所得钢水经连铸制得连铸坯，为了控制连铸坯中柱状晶的含量，控制中间包过热度为40～60℃，全程保护浇注，二冷水比水量≥0.50m3/t，使连铸坯中柱状晶比例＞96.0％。
为了减少连铸坯冷却后内部应力，控制晶粒尺寸，在连铸结束时对铸坯采用轻压下工艺，压下量为6.0～10.0mm，然后对连铸坯进行堆垛缓冷，堆垛开始温度为850～950℃，堆垛时间≥40h。
(3)将步骤(2)所得连铸坯加热至1150℃～1250℃，加热采用分段加热方式，600℃以下采用快速加热工艺，加热时间控制在0.10～0.30min/mm；600～1100℃采用慢速加热方式，使钢中V元素的析出相充分回溶，以控制原始奥氏体晶粒的细化，加热时间控制在0.30～0.50min/mm；1100℃以上采用“快速加热+短时保温”的方式，防止奥氏体晶粒的长大，加热时间控制在0.10～0.20min/mm；保温时间0.5～2.0h。
(4)将连铸坯经三阶段控制轧制轧制成热轧钢板；
第一阶段轧制的目的是为了充分破碎连铸坯的柱状晶，为后续的晶粒细化做准备，采用“高温快轧+大压下”的方式进行，铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，辊速控制在30～50r/min，首道次压下量≥55mm，其余道次压下率15％～30％，终轧温度控制在1100℃以上。
第一阶段轧制后，中间待温坯料的厚度为3.0～3.5倍成品钢板厚度；为了抑制中间坯晶粒的长大，对中间待温坯料进行喷水冷却，冷却速度为3.0～12.0℃/s。
第二阶段轧制的开轧温度为950～1000℃，道次压下量≥30mm，终轧温度为900～950℃；中间待温坯料的厚度为1.5～2.0倍成品厚度。
第三阶段轧制采用低温大压下的方式，使晶粒充分变形，进一步减小晶粒尺寸，开轧温度为780～830℃，道次压下率为20％～25％，终轧温度为730～760℃。
(5)为了保持轧后细小的晶粒，防止晶粒长大，轧后钢板进行加速冷却，开冷温度为670～720℃，冷却速度为10.0～30.0℃/s，返红温度为420～490℃。
为了释放钢板轧制-冷却过程中形成的内应力，并进一步形成细小的析出相，将冷却后的钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度≥300℃，堆垛时间≥20h。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
根据本发明所述化学成分进行冶炼，各实施例钢中化学成分如表1所示，将所得钢水经连铸-加热-轧制-冷却得到成品钢板，冶炼及加热的工艺参数如表2所示，轧制工艺参数如表3、表4所示，冷却工艺参数如表5所示。
表1各实施例钢中化学成分(wt％)
Figure BDA0004138765330000091
表2各实施例钢的冶炼及加热工艺参数
Figure BDA0004138765330000092
表3各实施例钢的一阶段轧制工艺参数
Figure BDA0004138765330000101
表4各实施例钢的二阶段、三阶段轧制工艺参数
Figure BDA0004138765330000102
表5各实施例钢的冷却工艺参数
实施例 开冷温度/℃ 冷却速度/℃/s 返红温度/℃ 堆垛温度/℃ 堆垛时间/h
1 716 21.3 429 321 23
2 706 16.4 437 334 29
3 674 11.4 448 309 27
4 679 17.1 433 356 26
5 712 18.4 483 328 31
6 703 15.7 469 318 32
7 688 20.1 456 344 24
8 682 13.6 482 314 22
9 693 14.8 436 324 28
10 697 12.1 471 349 29
11 683 25.1 486 317 26
12 694 26.1 436 326 29
对各实施例的成品钢板进行常规组织性能检验，结果如表6所示。
表6各实施例钢的常规力学性能
Figure BDA0004138765330000111
对各实施例的成品钢板进行低温性能检验，结果如表7所示。
表7各实施例钢的低温性能
Figure BDA0004138765330000121
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低温延展性优异的550MPa级钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按照重量百分比计为C:0.040％～0.120％，Si:0.20％～0.70％，Mn:1.00％～1.40％，Nb:0.010％～0.050％，V:0.020％～0.080％，Cu:0.30％～0.70％，N:0.0120％～0.0160％，Ni:0.60％～1.20％，Cr:0.60％～1.20％，Mo:0.30％～0.60％，La:0.010％～0.035％，P≤0.008％，S≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质；钢板的金相组织为针状铁素体+粒状贝氏体组织，且以面积率计针状铁素体的占比≥85％，铁素体基体上弥散分布(Nb,V)(C,N)析出相，析出相尺寸≤20.0nm。
2.如权利要求1所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板的制造方法，其特征在于，包括冶炼、连铸、加热、轧制及冷却过程；具体如下：
(1)冶炼；获得化学成分在设定范围内的钢水；
(2)连铸；步骤(1)所得钢水经连铸制得连铸坯，连铸时控制中间包过热度为40～65℃，全程保护浇注，二冷水比水量≥0.50m3/t，使连铸坯中柱状晶的比例＞96.0％；在连铸结束时对铸坯采用轻压下工艺，压下量为6.0～10.0mm，然后对连铸坯进行堆垛缓冷，堆垛开始温度为850～950℃，堆垛时间≥40h；
(3)加热；将步骤(2)堆垛缓冷后的连铸坯加热至1150～1250℃；采用分段加热工艺，600℃以下采用快速加热的方式，加热时间控制在0.10～0.30min/mm；600～1100℃采用慢速加热的方式，加热时间控制在0.30～0.50min/mm；1100℃以上采用快速加热+短时保温的方式，加热时间控制在0.10～0.20min/mm；保温时间为0.5～2.0h；
(4)轧制；连铸坯进行三阶段控制，其中：
第一阶段轧制采用高温快轧+大压下的方式，连铸坯出炉经除鳞后直接进行轧制，辊速控制在30～50r/min，首道次压下量≥55mm，其余道次压下率为15％～30％，终轧温度在1100℃以上；中间待温坯料的冷却速度为3.0～12.0℃/s；
第二阶段轧制的开轧温度为950～1000℃，道次压下量≥30mm，终轧温度为900～950℃；
第三阶段轧制采用低温大压下的方式，开轧温度为780～830℃，道次压下率为20％～25％，终轧温度为730～760℃；
(5)冷却；轧后钢板进行加速冷却，开冷温度为670～720℃，冷却速度为10.0～30.0℃/s，返红温度为420～490℃；冷却后的钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度≥300℃，堆垛时间≥20h。
3.根据权利要求2所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中冶炼的具体过程如下：
a)转炉冶炼时调整C、Si、Mn、P、S的含量至设定范围内，并添加其它合金成分进行熔炼；
b)钢水精炼时调整其它合金成分的含量至设定范围内；
c)精炼后的钢水进行RH处理，RH处理时间≥40min，RH处理时全程吹氮，保证最终N含量在设定范围内，同时控制钢中[H]≤2.0ppm，[O]≤18ppm。
4.根据权利要求2所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，第一阶段轧制后中间待温坯料的厚度为3.0～3.5倍成品钢板厚度，采用喷水冷却的方式进行快速冷却；第二阶段轧制后中间待温坯料的厚度为1.5～2.0倍成品钢板厚度。
5.根据权利要求2所述一种低温延展性优异的550MPa级钢板的制造方法，其特征在于，成品钢板的常温拉伸性能为：屈服强度570MPa以上，抗拉强度680MPa以上，断后延伸率28.0％以上；-20℃拉伸性能为：屈服强度630MPa以上，抗拉强度740MPa以上，断后延伸率26.0％以上；-80℃冲击功大于250J，韧-脆转变温度FATT＜-75℃，无塑性转变温度NDTT≤-75℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116875903A (zh) * 2023-07-24 2023-10-13 鞍钢股份有限公司 一种低温延展性优异的690MPa级钢板及制造方法
CN117070834A (zh) * 2023-07-24 2023-11-17 鞍钢股份有限公司 一种耐海冰磨蚀性能优异的690MPa级钢板及制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003342670A (ja) * 2002-05-24 2003-12-03 Nippon Steel Corp 靭性の優れた非調質高張力鋼
CN106480381A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 鞍钢股份有限公司 一种低温管线用塑韧性良好的热轧宽厚板及其制造方法
JP2021155791A (ja) * 2020-03-26 2021-10-07 日本製鉄株式会社 ホットスタンプ部品用鋼板およびその製造方法
CN113549846A (zh) * 2021-07-13 2021-10-26 鞍钢股份有限公司 一种低温性能优异的550MPa级海工钢及其制造方法
CN114657472A (zh) * 2022-04-02 2022-06-24 鞍钢股份有限公司 一种疲劳性能优异的船用超高强低温钢及制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003342670A (ja) * 2002-05-24 2003-12-03 Nippon Steel Corp 靭性の優れた非調質高張力鋼
CN106480381A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 鞍钢股份有限公司 一种低温管线用塑韧性良好的热轧宽厚板及其制造方法
JP2021155791A (ja) * 2020-03-26 2021-10-07 日本製鉄株式会社 ホットスタンプ部品用鋼板およびその製造方法
CN113549846A (zh) * 2021-07-13 2021-10-26 鞍钢股份有限公司 一种低温性能优异的550MPa级海工钢及其制造方法
CN114657472A (zh) * 2022-04-02 2022-06-24 鞍钢股份有限公司 一种疲劳性能优异的船用超高强低温钢及制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116875903A (zh) * 2023-07-24 2023-10-13 鞍钢股份有限公司 一种低温延展性优异的690MPa级钢板及制造方法
CN117070834A (zh) * 2023-07-24 2023-11-17 鞍钢股份有限公司 一种耐海冰磨蚀性能优异的690MPa级钢板及制造方法
CN116875903B (zh) * 2023-07-24 2024-08-16 鞍钢股份有限公司 一种低温延展性优异的690MPa级钢板及制造方法

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