CN116987954B - 一种高强韧球扁钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强韧球扁钢及其制备方法，属于高强钢技术领域，制备方法为：在Nb/V微合金化的基础上，通过控轧控冷和在线感应加热的形变热处理获得精细铁素体+弥散分布的粒状碳化物，进而提升球扁钢的强韧性。此外，本发明终轧后水冷获得贝氏体组织和弥散分布纳米沉淀，随后在线感应加热至奥氏体区进行形变热处理，充分利用轧后余热，省去了轧后冷至室温的过程，并且由于余热作用，仅利用一组感应线圈即可实现重新奥氏体化，因而可进一步节约能源。与常规铁素体+珠光体组织相比，本发明所获得的铁素体+细粒状碳化物组成的显微组织在强韧性方面更具优势。本发明所述方法制备的球扁钢可适用于海洋运输行业所需的大型船舶。

Description

一种高强韧球扁钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强韧球扁钢及其制备方法，尤其涉及一种面向海洋船舶的高强韧球扁钢及其制备方法，属于高强钢技术领域。
背景技术
球扁钢为结构钢，常用于制备舰船的龙骨和加强筋，其强韧性直接影响到舰船的结构安全性和寿命。随着海洋运输的迅猛发展，海运占到了世界贸易运输量的90％，这使得国内外对高性能球扁钢的需求日趋强烈。此外，为满足节能减排的需要，舰船不断向结构轻量化方向发展，因而国内外造船业对球扁钢的强韧性提出了更高要求。如何进一步提升球扁钢的强韧性是国内外钢铁及造船企业面临的难题之一。
中国专利201910186907.4公开了“一种具有优良低温韧性耐腐蚀船用球扁钢及制造方法”的技术文件，该文件中，球扁钢轧后水雾冷至650～750℃，随后冷至室温，最后从室温重新加热至480～600℃进行回火处理。通过轧后回火处理消除残余应力，有效改善了韧性。此外，中国专利202211051954.6公开了“一种经济型且强韧性优异的E级球扁钢及其生产方法”的技术文件，其在C-Mn-Ni-Nb-Ti系合金设计，添加Ni以提高其低温韧性，并且通过高温回火，促使合金成分均匀化，降低组织应力从而提高韧性指标。为改善韧性，在上述中国专利201910186907.4和202211051954.6所公开的球扁钢制备方法中，轧后均进行了高温回火处理，但轧制+回火后的显微组织仍为铁素体+片层珠光体，强度提升程度有限。
中国专利202110101385.0公开了“一种高韧性耐热船用球扁钢及其制备方法”，其添加了较多的Ni(4.21～4.62％)、Nb(0.25～0.45％)、Ti(0.28～0.36％)元素，并且在轧后空冷至室温，随后进行了正火处理，正火后进行高温回火，最终获得了良好的强韧性。但正火+高温回火后的显微组织仍然为铁素体+片层珠光体，并且较多的Ni、Nb、Ti元素显著增加了生产成本，因而该方法仅适用于特殊领域的船用球扁钢，存在一定局限性。
中国专利201110417082.6公开了“一种屈服强度为590MPa级球扁钢及其生产方法”，其在轧后空冷至室温，随后进行了淬火+高温回火处理。淬火+高温回火处理可将球扁钢的显微组织转变成铁素体+粒状碳化物，这进一步提升了球扁钢的强度和韧性。但轧后空冷容易导致晶粒粗大，并且轧后需要冷至室温，未充分利用轧后余热，能耗较高。
综上可知，强韧性对于球扁钢至关重要。目前，提升球扁钢强韧性常用方法包括：添加合金元素、轧后高温回火、轧后正火+高温回火、轧后淬火+高温回火。添加合金元素可有效改善强韧性，但增加了生产成本，降低了可焊性；高温回火或正火+高温回火可改善韧性，但在提升强度方面存在一定局限性；淬火+高温回火在改善强韧性方面存在优势，但目前工艺需要在轧后冷至室温，然后重新加热至淬火温度，能耗较高。如何高效提升球扁钢的强韧性仍然是钢铁及船舶制造业面临的难题之一。
发明内容
针对球扁钢强韧性要求，本发明提供了一种高强韧球扁钢的制备方法，本发明基于Nb、V微合金化和控轧控冷对轧制组织进行控制，在510～540℃范围内获得贝氏体组织和纳米沉淀，随后充分利用轧后余热进行在线感应热处理，并且在感应热处理的奥氏体区保温过程中进行适量变形，提升位错密度，最终通过淬火+回火后获得精细的铁素体+粒状碳化物组成的显微组织，这种组织具有较高的强韧性，综合性能良好。此外，本发明在利用轧后余热前提下，直接通过一组感应加热线圈进行在线加热，并利用保温罩改善温度均匀性，与常规离线热处理相比，降低了能耗，提升了生产效率。
同时，本发明提供一种高强韧球扁钢。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高强韧球扁钢的制备方法，包括以下步骤：
S1，高炉铁水经过预处理将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1650～1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金百分含量，满足各成分要求后进行连铸，连铸完成后，获得连铸坯；
各合金百分含量为：C：0.06～0.10％；Si：0.15～0.35％；Mn：0.5～1.0％；Cr：0.80～1.0％；Ni：0.8～1.2％；V：0.10～0.13％；Nb：0.04～0.06％；N：0.01～0.015％；Als：0.015～0.03％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe；
S2，将S1的连铸坯加热至1180℃～1200℃，并且保温3～4h，随后在1050～1100℃进行轧制开坯，开坯过程轧制变形量在40～50％；开坯后以2～5℃/s冷至850～950℃再次进行轧制，轧制变形量30～50％，获得中间坯；
S3，轧后立即以10～20℃/s的速度水冷至510～540℃，并直接传送至第一组保温罩；
S4，将S3中出第一组保温罩后的中间坯直接进行在线感应加热，当在线感应加热至950～980℃后进入第二组保温罩，从第二组保温罩通过后中间坯表面温度控制在900～960℃；
S5，将S4中出第二组保温罩后的中间坯再次进行轧制变形，变形量控制15～25％，变形结束后立即水冷至室温，最后升温至600～650℃内回火，回火时间为1～2h。
S4中，在线感应加热为采用加热感应线圈加热，加热感应线圈前后分别设有第一组保温罩和第二组保温罩，第一组保温罩长度为1000～1500mm，第二组保温罩长度为500～1000mm，感应加热频率为10～20kHz，功率为200～250kW。
S3和S4中，中间坯在第一组保温罩和第二组保温罩内的移动速度均为500～1000mm/min。
S1中，钢包炉精炼的工艺为：精炼温度为1560～1630℃，精炼时间为20～40min。
S1中，连铸浇注温度为1500～1540℃，铸坯拉速为1.5～2m/min。
S5中，升温工艺为：通过辊底式热处理炉升温。
本发明的制备方法获得的高强韧球扁钢。
高强韧球扁钢的显微组织为细小的铁素体基体+粒状的碳化物。
铁素体晶粒尺寸为17.7～21.2μm；碳化物粒径为0.116～0.129μm；屈服强度为686～699MPa；抗拉强度为782～794MPa；-20℃下冲击功为228～233J。
本发明的高强韧球扁钢在轻量化海洋运输用船舶中的应用。
本发明的高强韧球扁钢可用于制造对强度和韧性要求较高海洋运输用船舶。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明通过微合金化、控轧控冷、形变热处理三种手段提升球扁钢的力学性能。本发明在Cr、Ni的基础上，添加微量Nb、V合金化元素，促进固溶强化、弥散强化、细晶强化作用。在成分控制的基础上，一方面，通过轧后水冷到510～540℃，获得贝氏体组织，并促进纳米沉淀的析出，然后在线感应加热到奥氏体区，获得较为精细的奥氏体组织；另一方面，待温度均匀后进行变形、淬火获得晶粒细小、高位错密度的马氏体组织，通过高温回火获得尺寸较为细小的铁素体基体+粒状的碳化物，进一步改善强韧性。此外，本发明所述方法可充分利用轧后余热，节约能耗，在余热的作用下仅通过一组感应线圈即可满足在线加热的需求，避免了多组感应线圈同时加热的情况，生产效率高。与常规铁素体+珠光体组织相比，本发明所获得的铁素体+细粒状碳化物组成的显微组织在强韧性方面更具优势。本发明所述方法制备的球扁钢可适用于海洋运输行业所需的大型船舶。
附图说明
图1为本发明所述方法中控轧控冷和在线感应加热流程的示意图；
图2为本发明所述方法中轧机、保温罩、感应加热、水冷装置相对位置示意图；
图3为本发明实施例1所述方法中形成的纳米沉淀的透射电镜图片；
图4为本发明实施例1回火后碳化物形貌扫描电镜图片及粒状物相的能谱图；
图5为本发明实施例1所述方法中回火后的金相显微组织图片；
图6为本发明实施例2所述方法中回火后的金相显微组织图片；
图7为本发明实施例3所述方法中回火后的金相显微组织图片；
图8为本发明对比例1所述方法中回火后的金相显微组织图片；
图9为本发明对比例2所述方法中回火后的金相显微组织图片；
图10为本发明对比例3所述方法中最终的金相显微组织图片。
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。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种高强韧球扁钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)高炉铁水经过预处理脱硫、脱磷，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，精炼温度为1630℃，精炼时间为20～40min，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金含量；满足各成分要求后进行连铸，连铸浇注温度为1540℃，铸坯拉速为1.5m/min。以质量百分比计，连铸坯成分组成为：C：0.1％；Si：0.25％；Mn：0.6％；Ni：0.8％；Cr：0.80％；V：0.10％；Nb：0.04％；N：0.015％；Als：0.015％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe。
(2)将步骤(1)的连铸坯加热至1200℃，并且保温4h，随后在1100℃进行轧制开坯，开坯变形量为50％，开坯后以5℃/s冷至950℃再次进行轧制，轧制变形量为30％；
(3)轧后立即以10℃/s的速度水冷至510℃，并直接以500mm/min通过第一组长度为1000mm保温罩，获得贝氏体组织；
(4)将步骤(3)中出第一组保温罩后的中间坯直接进行在线感应加热，在线感应加热频率为20kHz，功率为200kW，感应加热后坯料表面温度为950℃，随后以500mm/min通过第二组长度为500mm保温罩，从第二组保温罩通过后中间坯表面温度为900～910℃；
(5)将步骤(4)中出第二组保温罩后的中间坯再次进行轧制变形，变形量控制15％，变形结束后立即水冷至室温，最后通过辊底式热处理炉升温至600℃回火，回火时间为2h。
对实施例1所制备的样品(即高强韧球扁钢)进行组织性能检验，显微组织为铁素体+粒状碳化物，基于GB/T 6394-2017测量，铁素体晶粒尺寸为17.7μm，采用Image-proPlus软件测量碳化物粒径为0.116μm，屈服强度为699MPa，抗拉强度为794MPa，-20℃的冲击功为228J。
本实施例的高强韧球扁钢在轻量化海洋运输用船舶中的应用。
从图1可以发现本实施例控轧控冷到了贝氏体区，在贝氏体区短暂停留后快速感应加热，到达相应温度后进行了适量变形，变形后水冷至室温，随后进行了回火处理。
图2为本发明所述方法中轧机、保温罩、感应加热、水冷装置相对位置示意图。从图2可知，感应加热前后均有保温罩，从第二组保温罩通过后进行了轧制，轧后立即水冷。
图3为本实施例所述方法中形成的纳米沉淀的透射电镜图片。从图3可知，显微组织里存在弥散分布的纳米沉淀，上述纳米沉淀为(NbV)(CN)，纳米沉淀的存在有助于显微组织的细化。
图4为本实施例回火后碳化物形貌扫描电镜图片及粒状物相的能谱图。粒状亮白色区域为碳化物，基体为铁素体。
图5为本实施例所述方法中回火后的金相显微组织图片。从金相图片可以看出，基体为铁素体，弥散分布的黑色粒状物相为碳化物，铁素体晶粒尺寸为17.7μm。
实施例2
一种高强韧球扁钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)高炉铁水经过预处理脱硫、脱磷，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，精炼温度为1630℃，精炼时间为40min，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金含量；满足各成分要求后进行连铸，连铸浇注温度为1540℃，铸坯拉速为1.5m/min。以质量百分比计，连铸坯成分组成为：C：0.1％；Si：0.35％；Mn：1.0％；Ni：0.8％；Cr：0.80％；V：0.10％；Nb：0.04％；N：0.015％；Als：0.015％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe。
(2)将步骤(1)的连铸坯加热至1200℃，并且保温3h，随后在1100℃进行轧制开坯，开坯变形量为50％，开坯后以5℃/s冷至900℃再次进行轧制，轧制变形量为40％；
(3)轧后立即以10℃/s的速度水冷至510℃，并直接以500mm/min通过第一组长度为1000mm保温罩，获得贝氏体组织；
(4)将步骤(3)中出第一组保温罩后的中间坯直接进行在线感应加热，在线感应加热频率为20kHz，功率为200kW，感应加热后坯料表面温度为950℃，随后以800mm/min通过第二组长度为500mm保温罩，从第二组保温罩通过后中间坯表面温度为930～950℃；
(5)将步骤(4)中出第二组保温罩后的中间坯再次进行轧制变形，变形量控制20％，变形结束后立即水冷至室温，最后通过辊底式热处理炉升温至650℃内回火，回火时间为2h。
对实施例2所制备的样品进行组织性能检验，显微组织为铁素体+粒状碳化物，基于GB/T 6394-2017测量，铁素体晶粒尺寸为18.3μm，采用Image-pro Plus软件测量碳化物粒径为0.123μm，屈服强度为693MPa，抗拉强度为788MPa，-20℃的冲击功为231J。
本实施例的高强韧球扁钢在轻量化海洋运输用船舶中的应用。
图6为本实施例所述方法中回火后的金相显微组织图片。从金相图片可以看出，基体为铁素体，弥散分布的黑色粒状物相为碳化物，铁素体晶粒尺寸为18.3μm。
实施例3
一种高强韧球扁钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)高炉铁水经过预处理脱硫、脱磷，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1650℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，精炼温度为1560℃，精炼时间为20min，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金含量；满足各成分要求后进行连铸，连铸浇注温度为1500℃，铸坯拉速为2m/min。以质量百分比计，连铸坯成分组成为：C：0.06％；Si：0.15％；Mn：0.5％；Ni：1.2％；Cr：1.0％；V：0.13％；Nb：0.06％；N：0.01％；Als：0.03％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe。
(2)将步骤(1)的连铸坯加热至1180℃，并且保温3h，随后在1050℃进行轧制开坯，开坯变形量为40％，开坯后以2℃/s冷至850℃再次进行轧制，轧制变形量为50％；
(3)轧后立即以20℃/s的速度水冷至540℃，并直接以1000mm/min通过第一组长度为1500mm保温罩，获得贝氏体组织；
(4)将步骤(3)中出保温罩后的中间坯直接进行在线感应加热，在线感应加热频率为10kHz，功率为250kW，感应加热后坯料表面温度为980℃，随后以1000mm/min通过第二组长度为1000mm保温罩，从第二组保温罩通过后中间坯表面温度为950～960℃；
(5)将步骤(4)中出第二组保温罩后的中间坯再次进行轧制变形，变形量控制25％，变形结束后立即水冷至室温，最后通过辊底式热处理炉升温至650℃内回火，回火时间为2h。
对实施例3所制备的样品进行组织性能检验，显微组织为铁素体+粒状碳化物，基于GB/T 6394-2017测量，铁素体晶粒尺寸为21.2μm，采用Image-pro Plus软件测量碳化物粒径为0.129μm，屈服强度为686MPa，抗拉强度为782MPa，-20℃的冲击功为233J。
本实施例的高强韧球扁钢在轻量化海洋运输用船舶中的应用。
图7为本实施例所述方法中回火后的金相显微组织图片。从金相图片可以看出，基体为铁素体，弥散分布的黑色粒状物相为碳化物，铁素体晶粒尺寸为21.2μm。
对比例1
一种球扁钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)高炉铁水经过预处理脱硫、脱磷，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，精炼温度为1630℃，精炼时间为40min，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金含量；满足各成分要求后进行连铸，连铸浇注温度为1540℃，铸坯拉速为1.5m/min。以质量百分比计，连铸坯成分组成为：C：0.1％；Si：0.25％；Mn：0.6％；Ni：0.8％；Cr：0.80％；V：0.10％；Nb：0.04％；N：0.015％；Als：0.015％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe。
(2)将步骤(1)的连铸坯加热至1200℃，并且保温3h，随后在1100℃进行轧制开坯，开坯变形量为50％；开坯后以5℃/s冷至950℃再次进行轧制，轧制变形量为30％，随后空冷至室温，空冷的冷却速度为1.0℃/s。
(3)空冷至室温后感应加热至980℃，感应加热频率为20kHz，功率为200kW，感应加热后进行轧制变形，变形量为10％，轧制变形后水冷至室温，最后在650℃回火2h。
将对比例1所制备的样品进行组织性能检验，基于GB/T 6394-2017测量，铁素体晶粒尺寸为30.3μm，采用Image-pro Plus软件测量碳化物粒径为0.161μm，屈服强度为638MPa，抗拉强度为753MPa，-20℃的冲击功为218J。
图8为本对比例所述方法中回火后的金相显微组织图片。从金相图片可以看出，基体为铁素体，弥散分布的黑色粒状物相为碳化物，铁素体晶粒尺寸为30.3μm。
对比例2
一种球扁钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)高炉铁水经过预处理脱硫、脱磷，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，精炼温度为1630℃，精炼时间为40min，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金含量；满足各成分要求后进行连铸，连铸浇注温度为1540℃，铸坯拉速为1.5m/min。以质量百分比计，连铸坯成分组成为：C：0.1％；Si：0.25％；Mn：0.6％；Ni：0.8％；Cr：0.80％；V：0.10％；Nb：0.04％；N：0.015％；Als：0.015％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe。
(2)将步骤(1)的连铸坯加热至1200℃，并且保温3h，随后在1100℃进行轧制开坯，开坯变形量为50％，开坯后以5℃/s冷至850℃再次进行轧制，轧制变形量为30％，随后空冷至室温，空冷的冷却速度为1.0℃/s，
(3)空冷至室温后感应加热至950℃，感应加热频率为20kHz，功率为200kW，感应加热后进行轧制变形，变形量为30％，轧制变形后水冷至室温，最后在650℃回火2h。
将对比例2所制备的样品进行组织性能检验，显微组织为铁素体+粒状碳化物，基于GB/T 6394-2017测量，铁素体晶粒尺寸为26.6μm，采用Image-pro Plus软件测量碳化物粒径为0.158μm，屈服强度为659MPa，抗拉强度为760MPa，-20℃的冲击功为221J。
图9为本对比例所述方法中回火后的金相显微组织图片。从金相图片可以看出，基体为铁素体，弥散分布的黑色粒状物相为碳化物。采用线性截距法测的铁素体晶粒尺寸为26.6μm。
对比例3
一种球扁钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)高炉铁水经过预处理脱硫、脱磷，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03％、P≤0.07％；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02％、P≤0.015％；随后经过钢包炉精炼，精炼温度为1630℃，精炼时间为40min，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金含量；满足各成分要求后进行连铸，连铸浇注温度为1540℃，铸坯拉速为1.5m/min。以质量百分比计，连铸坯成分组成为：C：0.1％；Si：0.25％；Mn：0.6％；Ni：0.8％；Cr：0.80％；V：0.10％；Nb：0.04％；N：0.015％；Als：0.015％；S≤0.01％；P≤0.015％；余量为Fe。
(2)将步骤(1)的连铸坯加热至1200℃，保温180min；随后进行两阶段轧制，第一阶段的轧制温度为1050℃，轧制变形量为50％；第二阶段的轧制温度为950℃，轧制变形量为50％；轧后直接空冷至室温，空冷的冷却速度为1.0℃/s，空冷至室温后在650℃回火2h。
将对比例3所制备的样品进行组织性能检验，显微组织为铁素体+珠光体，屈服强度为557MPa，抗拉强度为664MPa，-20℃的冲击功为211J。
图10为本对比例所述方法制备的球扁钢最终显微组织图片。从金相图片可以看出，轧后冷却至室温随后回火的显微组织为铁素体+片层珠光体。
综上，将实施例1～实施例3和对比例1～对比例3所制备的球扁钢进行性能进行汇总，结果如下表1：
表1本发明实施例和对比例型钢显微组织及性能情况表
由表1可看出，本发明实施例1～实施例3中的组织均为铁素体+粒状碳化物，并且组织较为精细，屈服强度均超过685MPa，-20℃温度下冲击功均超过228J；本发明对比例1采用离线感应加热，感应加热后进行了少量变形，组织同样为铁素体+粒状碳化物，但组织相对粗大，相应的屈服强度在638MPa左右，-20℃温度下冲击功约为218J，强韧性低于实施例；本发明对比例2采用离线感应加热后进行了较大的变形，变形量大于实施例，最终组织为铁素体+粒状碳化物，但由于不包含水冷至贝氏体区的环节，较大的变形量未能将铁素体晶粒细化至20μm以下，相应的屈服强度在659MPa左右，-20℃温度下冲击功约为221J，说明感应加热后过大的变形量不会显著提升强韧性，并且水冷至贝氏体区与感应加热后的变形的协同作用有助于实现组织的细化。对比例1说明少量变形无法显著细化铁素体晶粒，对比例2说明变形量过大对细化铁素体晶粒所起作用有限，并且不配合在线感应加热，较大的变形量也起不到明显细化晶粒的作用，继续增加变形量没有太大意义。本发明对比例3的组织为铁素体+片层珠光体，强度仅为557MPa，显著低于本发明实施例中球扁钢的强度，-20℃温度下冲击功约为211J，强韧性与本发明实施例存在明显差距。即对比例3轧后没有感应热处理的显微组织是铁素体+片层珠光体。本发明所述方法制备的球扁钢具有较高的强韧性，这主要是由于本发明所述方法在成分控制的基础上，通过控轧控冷、形变热处理进一步细化了铁素体晶粒尺寸，并且由于水冷前进行了形变，位错密度较高，促进了回火过程碳化物颗粒的弥散析出，在一定程度上细化了碳化物颗粒。此外，本发明充分利用轧后余热，在一定程度上降低了能耗。
应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高强韧球扁钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，高炉铁水经过预处理将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.03%、P≤0.07%；随后按照转炉流程进行熔炼，熔炼温度为1650~1680℃，熔炼过程采用底吹，将硫、磷质量百分比分别降至S≤0.02%、P≤0.015%；随后经过钢包炉精炼，在精炼过程添加Nb、V合金，并调整各合金百分含量，满足各成分要求后进行连铸，连铸完成后，获得连铸坯；
各合金百分含量为：C：0.06~0.10%；Si：0.15~0.35%；Mn：0.5~1.0%；Cr：0.80~1.0%；Ni：0.8~1.2%；V：0.10～0.13%；Nb：0.04~0.06%；N：0.01～0.015%；Als：0.015~0.03%；S≤0.01%；P≤0.015%；余量为Fe；
S2，将S1的连铸坯加热至1180℃~1200℃，并且保温3～4h，随后在1050~1100℃进行轧制开坯，开坯过程轧制变形量在40~50%；开坯后以2~5℃/s冷至850~950℃再次进行轧制，轧制变形量30~50%，获得中间坯；
S3，轧后立即以10~20℃/s的速度水冷至510~540℃，并直接传送至第一组保温罩；
S4，将S3中出第一组保温罩后的中间坯直接进行在线感应加热，当在线感应加热至950~980℃后进入第二组保温罩，从第二组保温罩通过后中间坯表面温度控制在900~960℃；
S5，将S4中出第二组保温罩后的中间坯再次进行轧制变形，变形量控制15~25%，变形结束后立即水冷至室温，最后升温至600~650℃内回火，回火时间为1~2h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S4中，在线感应加热为采用加热感应线圈加热，加热感应线圈前后分别设有第一组保温罩和第二组保温罩，第一组保温罩长度为1000~1500mm，第二组保温罩长度为500~1000mm，感应加热频率为10~20kHz，功率为200~250kW。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3和S4中，中间坯在第一组保温罩和第二组保温罩内的移动速度均为500~1000mm/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，钢包炉精炼的工艺为：精炼温度为1560~1630℃，精炼时间为20~40min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，连铸浇注温度为1500~1540℃，铸坯拉速为1.5~2m/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S5中，升温工艺为：通过辊底式热处理炉升温。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的制备方法获得的高强韧球扁钢。
8.根据权利要求7所述的高强韧球扁钢，其特征在于，高强韧球扁钢的显微组织为细小的铁素体基体+粒状的碳化物。
9.根据权利要求8所述的高强韧球扁钢，其特征在于，铁素体晶粒尺寸为17.7~21.2μm；碳化物粒径为0.116~0.129μm；屈服强度为686~699MPa；抗拉强度为782~794MPa；-20℃下冲击功为228~233J。
10.根据权利要求7所述的高强韧球扁钢在轻量化海洋运输用船舶中的应用。
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