[發明專利]一種調質鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 200910055353.0
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101962741A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 劉自成;施青
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;B22D37/00;C21D8/02;C21D1/18;B21B1/22;B21B37/46;B21B37/74;B21B37/58
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英

技術領域

本發明涉及一種調質鋼板，特別是涉及一種80公斤級超厚(≥100mm)調質鋼板及其制造方法。

背景技術

眾所周知，低碳(高強度)低合金鋼是最重要工程結構材料之一，廣泛應用于石油天然氣管線、海洋平臺、造船、橋梁結構、鍋爐容器、建筑結構、汽車工業、鐵路運輸及機械制造之中。低碳(高強度)低合金鋼性能取決于其化學成分、制造過程的工藝制度，其中強度、韌性和焊接性是低碳(高強度)低合金鋼最重要的性能，它最終決定成品鋼材的顯微組織狀態。隨著科技不斷地向前發展，人們對高強鋼的強韌性、強塑性匹配提出更高的要求，即在維持較低的制造成本的同時大幅度地提高鋼板的綜合機械性能和使用性能，以減少鋼材的用量節約成本，減輕鋼結構的自身重量、穩定性和安全性，更為重要的是為進一步提高鋼結構安全穩定性和冷熱加工性。目前日韓歐盟范圍內掀起了發展新一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，力圖通過合金組合設優化計和革新制造工藝技術獲得更好的組織匹配，使高強鋼獲得更優良的強韌性、強塑性匹配。

80公斤級超厚調質鋼板主要用作制造水電工程的壓力水管、渦殼、大型工程機械結構及海洋石油平臺，是重大國民經濟建設的關鍵材料。目前國內各大鋼廠(除寶鋼以外)只能生產80mm以下的鋼板，國內大型重型機械廠所需超厚80公斤級調質鋼板均從日本和德國進口。不僅鋼板進口價格昂貴，而且交貨期無法保證，迫使用戶在設計圖紙出來前，提前訂購具有一定尺寸余量的鋼板，以便設計圖紙出來后，根據設計圖紙要求的鋼板尺寸要求裁剪鋼板，這會導致材料巨大的浪費。

傳統的抗拉強度≥780MPa、鋼板厚度≤100mm的高強鋼板主要通過離線調質工藝(Q+T)生產，厚度≤60mm的鋼板也可以采用在線調質工藝來生產。這就要求鋼板具有足夠高的淬透性，即淬透性指數DI≥2×成品鋼板厚度，其中DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)，各元素表示其質量百分含量，目的是確保鋼板具有足夠高的強度、優良的低溫韌性及沿板厚方向均勻的顯微組織與性能，因而不可避免地需要加入大量Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素。然而，對于厚度≥100mm的超厚調質鋼板，如何保持鋼板厚度方向力學性能的均勻基本沒有涉及【昭59-129724、平1-219121】。更重要的是采用傳統調質鋼成分體系與制造工藝生產出的鋼板不僅最大厚度受到≤100mm的限制，而且鋼板沿厚度方向的力學性能均勻性較差，主要表現為硬度沿厚度方向呈鍋底狀分布，即鋼板上下表面硬度高，中心部位硬度低。雖然調質鋼板1/4厚度位置的強度、低溫韌性及延伸率等技術指標能夠滿足用戶的要求，但是鋼板延伸率普遍偏低(δ₅≤18％)，超厚規格的調質鋼板延伸率更低，一般δ₅≤16％，例如專利US?4855106、US?5183198、US?4137104、US?4790885、US?4988393、EP?0867520A2等。較低的延伸率不僅不利于鋼板冷熱加工性能，而且對鋼板的抗疲勞性能、抗應力集中敏感性及結構穩定性影響較大。在水電工程中的壓力水管和渦殼、火電汽輪發電機及海洋采油平臺結構等疲勞重載結構上使用時，存在較大的安全隱患。因此，大型疲勞重載鋼結構采用高強鋼板時，一般希望80公斤級高強鋼板具有優良的強韌性、強塑性匹配，尤其抗拉延伸率δ₅在18％以上。現有大量專利文獻只是說明如何實現母材鋼板的強度和低溫韌性，而對改善鋼板焊接能性，獲得優良焊接熱影響區HAZ低溫韌性說明較少，更沒有涉及如何在提高鋼板抗拉強度的同時，提高鋼板的抗拉延伸率及厚度方向力學性能均勻性(例如昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開4-285119、特平開4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、US?5798004、EP?0288054A2、西山紀念技術講座第159-160，P79～P80等文獻)。

發明內容

本發明的目的在于通過鋼板合金元素的組合設計與特殊調質工藝(RCR+QT)相結合，在獲得超厚(≥100mm)調質鋼板的優良強度、低溫韌性及強韌性匹配的同時，鋼板的焊接性也同樣優異，并成功地解決了超厚調質鋼板沿鋼板厚度方向強韌性不均勻的問題。