[發明專利]具有優異韌性390MPa級低溫船用鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201210560340.0
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103882297A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 周成;葉其斌;嚴玲;敖列哥
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;B21B37/74
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料制備領域，特別涉及一種具有優異韌性的390MPa級低溫船用鋼及其基于超快冷（UFC）工藝的TMCP制造方法。

背景技術

北極的生存條件惡劣，但是蘊藏著豐富的油氣資源、漁業資源和各類礦產；南極則有著豐富的漁業資源。隨著全球能源和自然資源的日益緊缺、國際能源價格上漲，越來越多的國家把目光投向這些低溫海域，所以，對低溫海域的船用鋼的需求和要求與日俱增。具有高強度、特別是低溫高韌性船板鋼是市場的迫切需求，然而按照常規生產方法制造高強度、低溫高韌性船板鋼必然需要添加大量的合金元素以及進行復雜的熱處理工藝進行強化，但這又增加了生產的成本。那么如何以較低的綜合成本生產出優異的低溫高韌性船板鋼是生產企業迫切需要解決的問題。

目前，生產高強高韌性船用鋼采用較為流行的軋制方法為控軋控冷工藝（TMCP），一般是在熱軋過程中，分別在再結晶區和未再結晶區軋制；在控制冷卻過程中，一般采用層流冷卻，冷卻速度通常小于25℃/S。采用常規TMCP工藝生產的鋼板由于冷卻能力低和不均勻等先天性不足已經難以滿足低溫海域船用鋼的需求，而且要生產高強度高韌性船板鋼則需要增加鋼中的合金元素及含量，然而合金含量的增加會提高生產成本，給鋼廠帶來巨大成本壓力，以下舉例說明：

公開號為CN101255528A的發明專利所提出一種超低溫韌性優異的含鈮鋼板及其軋制方法，制備該種鋼板所需Nb含量較高，增加了生產成本，而且在粗軋和精軋之間加入噴水冷卻工藝，這在生產中加大了控制的難度。

公開號為CN101781737A的發明專利所提出一種船用40公斤級熱機械控制軋制厚板鋼及其制造方法，其化學成分含有Mo、Cu、Ni、Cr、B合金元素，合金含量多，且終軋溫度低。

公開號為CA1182721A的發明專利“method?of?producing?steel?having?high?strength?and?toughness”提出的制造方法，其化學成分含有Ni、Mo、Cu合金元素，增加了制造成本；同時終軋溫度要求小于750℃，這必然增加了軋制等待時間，影響軋制效率。

公開號為CN101705434A的發明專利所提出一種具有超高強度和沖擊韌性的船板鋼及其制備方法，其化學成分中含有Mo、Cu、Ni、Cr合金元素，增加了合金成本；同時軋制的鋼板進行了熱處理，這又增加了制造成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有優異韌性、屈服強度390MPa級的船用鋼及其基于超快冷（UFC）工藝的TMCP制造方法，該船用鋼具有低碳當量、高強度及優異低溫沖擊韌性的特點，適用于建造低溫海域航行船舶。

本發明通過如下技術方案實現：

一種具有優異韌性390MPa級低溫船用鋼，其特征在于按重量百分比計，包括以下組分C：0.05~0.12%，Si：0.08~0.30%，Mn：1.0~1.40%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，Als：0.01~0.05%，?Nb：0.02~0.04%，Ti：0.005~0.020%，其余為Fe和不可避免的雜質；鋼板組織為多邊形鐵素體+針狀鐵素體+珠光體+貝氏體，其中貝氏體體積百分含量范圍7~25%。

船板鋼屈服強度≥390MPa，抗拉強度≥500MPa，-60℃夏氏沖擊功≥200J；船板鋼經過粗軋和精軋后得到的成品厚度為10~40mm。

以下闡述本發明的優異低溫韌性船板鋼中各合金成分作用機理，其中百分符號%代表重量百分比：

C：是保證鋼強度的必要元素，通過固溶強化和析出強化對提高鋼的強度有明顯作用，但是過高的C含量對鋼的延性、韌性和焊接性有負面影響。從經濟性和產品性能角度考慮，優選C含量控制在0.05~0.12%。

Si：是煉鋼過程中主要的脫氧成分，為了得到充分的脫氧效果必須含0.05%以上。但若超過上限則會降低母材及焊接部位的韌性，以固溶形式存在的Si在提高強度的同時也能提高韌脆轉變溫度，因此優選Si含量為0.08~0.30%。

Mn：是保證鋼的強度和韌性的必要元素，Mn與S結合形成MnS，避免晶界處形成FeS而導致的熱裂紋，同時Mn也是良好的脫氧劑。為了提高本發明材料的強韌性，因此優選Mn含量為1.0~1.40%。

P：是對沖擊值帶來不利影響的元素，可以在板坯中心部位偏析以及在晶界聚集等損害低溫韌性，本發明材料控制在不高于0.01重量%。

S：是對沖擊值帶來不利影響的元素，可以形成硫化物夾雜，成為裂紋源，本發明材料控制在不高于0.01重量%。