[發(fā)明專利]利用織構(gòu)控制提高船舶用TMCP鋼沖擊韌性的方法

有效

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• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112126759B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田勇;王紅濤;葉其斌;王昭東;王國棟;趙晉斌;邱保文
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué);南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C21D8/02
• 分類號(hào): C21D8/02;B21B37/74
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發(fā)明公開了利用織構(gòu)控制提高船舶用TMCP鋼沖擊韌性的方法。本發(fā)明以現(xiàn)有工業(yè)用EH47連鑄坯為原料，采用TMCP兩階段控軋工藝，在低壓縮比和高終軋溫度條件下，通過控制中間坯變形分配，軋后利用空冷+水冷+空冷+水冷四階段冷卻的方法，從而在鋼板心部得到較高強(qiáng)度的織構(gòu)分布，利用鋼板心部較高強(qiáng)度的有利織構(gòu)和均勻分布的較高含量的{110}滑移面改善鋼板?80℃條件下的沖擊功。本發(fā)明的生產(chǎn)方法能顯著提高鋼板?80℃時(shí)的沖擊韌性，同時(shí)生產(chǎn)工序簡單、可操作強(qiáng)、實(shí)施難度小、織構(gòu)控制效果顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶用鋼板制造領(lǐng)域，特別涉及利用織構(gòu)控制技術(shù)提高船舶用TMCP鋼沖擊韌性的方法。

背景技術(shù)

近年來，船舶大型化發(fā)展，船舶安全受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，帶動(dòng)了具有優(yōu)異低溫韌性的大厚度船舶用鋼的迅速發(fā)展。TMCP工藝生產(chǎn)船舶用鋼時(shí)，成分上通過低碳微合金化處理并添加一定含量的Ni元素，工藝上通過增大軋制過程中總的壓縮比并優(yōu)化粗軋階段變形量和精軋階段變形量，最終改變終軋后奧氏體的壓扁狀態(tài)，再配以合適的軋后冷卻規(guī)程，實(shí)現(xiàn)相變組織(鐵素體、貝氏體)的細(xì)化和相對(duì)含量的良好匹配，基本能夠保證鋼板-60℃條件下優(yōu)異的低溫韌性。

實(shí)際生產(chǎn)中由于連鑄坯厚度受限，同時(shí)軋后鋼板厚度越來越大，導(dǎo)致壓縮比受限，奧氏體壓扁狀態(tài)的控制越發(fā)困難，鋼板心部的低溫韌性難以保證；當(dāng)試驗(yàn)溫度進(jìn)一步降低時(shí)(如降低至-80℃)，基本達(dá)到了TMCP鋼板的極限性能，此條件下很難繼續(xù)保證鋼板優(yōu)異的低溫韌性，鋼板的沖擊功出現(xiàn)劇烈的波動(dòng)甚至表現(xiàn)出完全脆性斷裂現(xiàn)象，最終惡化鋼板的評(píng)級(jí)。

低壓縮比生產(chǎn)大厚度船舶用鋼時(shí)，為了保證鋼板-80℃條件下優(yōu)異的低溫韌性，只能進(jìn)一步降低奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的軋制溫度，這將增加軋機(jī)負(fù)載，顯著增加軋制過程中軋機(jī)的危險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)板型控制難度增加。

織構(gòu)強(qiáng)化是控軋高強(qiáng)鋼的一種附加的幾何強(qiáng)化，但是以前船板鋼生產(chǎn)和研究過程中，經(jīng)常忽略織構(gòu)因素對(duì)鋼板低溫韌性的影響。實(shí)際上晶體學(xué)取向能夠顯著影響鋼板的低溫韌性，{112}-{223}110織構(gòu)會(huì)顯著提高鋼板縱向的沖擊韌性；{332}113織構(gòu)在力學(xué)性能上產(chǎn)生很小的各向異性，并帶來良好的韌性；{001}110織構(gòu)往往使材料變脆，嚴(yán)重惡化鋼板的低溫韌性。可見為了提高船板鋼-80℃時(shí)的低溫韌性，在控制鋼板顯微組織種類并盡可能使其細(xì)化的同時(shí)，需要控制鋼板織構(gòu)種類和強(qiáng)度，重點(diǎn)提高{332}113、{112}131和{112}-{113}110的等有利織構(gòu)強(qiáng)度，盡可能降低{001}110織構(gòu)強(qiáng)度。

除織構(gòu)外，晶體取向的分布和含量同樣能影響鋼板的沖擊性能，這里的晶體取向特指{001}解理面和{110}滑移面。在體心立方(bcc)金屬中，{001}平面是解理面，脆性裂紋可以沿著{001}面迅速傳播，最終導(dǎo)致沖擊韌性大幅降低；而{110}滑移面對(duì)韌性的效果與其剛好相反，作為塑性變形的來源，{110}面可以促進(jìn)韌性斷裂并提高沖擊性能。因此為保證鋼板優(yōu)異的低溫韌性，應(yīng)盡可能降低{001}解理面含量提高{110}滑移面比例，同時(shí)保證解理面和滑移面的均勻分布。

鋼板織構(gòu)種類、強(qiáng)度和水冷前奧氏體狀態(tài)有著密切的關(guān)系，兩階段控軋過程中，由于奧氏體發(fā)展不同強(qiáng)度、種類的織構(gòu)，在相變過程中會(huì)將這些織構(gòu)按照一定的規(guī)律遺傳給相變后的組織，最終形成常溫下不同強(qiáng)度和種類的織構(gòu)分布。換句話說，通過控制TMCP過程中奧氏體晶粒的壓扁狀態(tài)，即奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)的變形量，以及軋后冷卻規(guī)程，完全可以控制鋼板織構(gòu)種類和強(qiáng)度，從而利用有利晶體織構(gòu)提高鋼板-80℃條件下的低溫沖擊韌性。

發(fā)明內(nèi)容

綜合考慮提高船舶用TMCP鋼低溫韌性的主要途徑，本發(fā)明的目的是提供利用織構(gòu)控制提高船舶用TMCP鋼沖擊韌性的方法，該方法在傳統(tǒng)船舶用TMCP鋼低溫韌性調(diào)控基礎(chǔ)上，以控制鋼板主要織構(gòu)種類和強(qiáng)度為目的，實(shí)現(xiàn)在低壓縮比、高終軋溫度條件下顯著提高船舶用TMCP鋼-80℃條件下的低溫沖擊韌性，保證-80℃時(shí)鋼板心部縱向沖擊功≥230J，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，實(shí)施難度小。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：