[發明專利]一種TMCP態低壓縮比極寒環境用高強度船板鋼及其制造方法

在審

• 申請號: 202010721510.3
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111961961A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 田勇;徐曉寧;葉其斌;王昭東
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/16;C22C38/14;C22C38/12;C21D8/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及一種TMCP態低壓縮比極寒環境用高強度船板鋼及其制造方法，其化學成分按重量百分比計包括：C:0.04～0.08％，Si:0.15～0.35％，Mn:1.00～2.00％，P:≤0.005％，S:≤0.005％，Ni:0.35～0.75％，Cu:0.14～0.34％，Nb:0.15～0.45％，Ti:0.005～0.030％，其余為Fe及不可避免的雜質。本發明提供的該船板鋼的制備方法，所用合金種類較少，成分簡單，壓縮比較低，并且可利用一般鋼廠的現有設備和工藝條件，可提高生產效率并節能減耗，并大幅提高鋼板中針狀鐵素體的含量，改善厚度方向上的組織均勻性，提高心部的力學性能尤其是低溫韌性。

技術領域

本發明涉及一種TMCP態低壓縮比極寒環境用高強度船板鋼及其制造方法，屬于軋鋼工藝技術領域。

背景技術

極地具有豐富的資源以及巨大的開發和科學研究價值，但其終年白雪覆蓋大地，氣溫非常低，而極地船舶是極地資源開發過程中所需的基礎裝備，極地船舶要求使用具有優異低溫韌性的極地船舶用船板鋼，但現有鋼的耐低溫性能不佳，成分復雜，亟需開發具有性能優異低溫韌性的鋼板。

針狀鐵素體是低碳微合金鋼中一種具有良好強韌性匹配特性的微觀組織，可以在保證鋼板強度的同時明顯提高鋼板韌性，但現有的制備方法容易出現裂紋，且耐低溫性能不佳。專利申請的公開號為CN 110343937A公開了一種控制夾雜物的極地用鋼的冶煉方法，通過Zr-Ti脫氧高強度低合金鋼，引入Zr-Ti復合氧化物核質點，并在其上形成MnS，使其周圍出現了貧錳區從而促進針狀鐵素體的形成。但該方法成本較高且氧化物夾雜與基體的界面有可能會成為裂紋的起裂點。CN 109536838 A公開了一種針狀鐵素體型耐低溫N80級石油套管用鋼及制備方法，但該方法只適用于生產管線鋼，不適用生產≥45mm的厚板，而大排水量船只能使用更厚的鋼板；并且在寬厚板的生產中，厚度方向上的冷速很難均勻，且心部冷速也無法達到其要求的10～14℃/s。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明的第一目的是提供一種化學成分設計簡單，具有優異低溫韌性且強韌性匹配良好的極寒環境船舶用鋼。

本發明第二目的是提供該船板鋼的制備方法，即通過合理設計和精確控制控軋控冷參數，不利用非氧化物冶金技術即大幅提高鋼板中針狀鐵素體的含量，來改善厚度方向上的組織均勻性，提高心部的力學性能尤其是低溫韌性。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種TMCP態低壓縮比極寒環境用高強度船板鋼，其化學成分按重量百分比計包括：C:0.04～0.08％，Si:0.15～0.35％，Mn:1.00～2.00％，P:≤0.005％，S:≤0.005％，Ni:0.35～0.75％，Cu:0.14～0.34％，Nb:0.15～0.45％，Ti:0.005～0.030％，其余為Fe及不可避免的雜質。

本發明成分的設計理由如下：C元素可通過固溶強化、析出強化等方式提高強度，含量較低時，如低于0.04％，強度水平不容易保證，但含量較高時，如高于0.08％，則損害低溫韌性和焊接性，因此，本發明中的C含量優選控制在0.04～0.08％范圍內。

Mn元素是弱碳化物形成元素，可通過固溶強化來提高強度，同時能降低奧氏體轉變溫度，細化鐵素體晶粒。但Mn含量過高，如高于2.00％容易損害低溫韌性，因此本發明中Mn含量優選控制在1.00～2.00％之間。此外在C-Mn鋼的基礎上，通過熱、動力學模擬實驗，設計復合僅添加Ni、Cu、Nb、Ti四種合金元素，發揮細晶強化、析出強化、固溶強化等作用來保證強度級別，研究發現含量在0.15～0.45％Nb和0.005～0.030％Ti的添加，既可以通過復合析出來提供針狀鐵素體的形核點，也不過于提高鋼板的碳當量而影響其焊接性。所以Nb的含量優選在0.15～0.45％，Ti的含量優選在0.15～0.45％。