專利名稱：一種高強度高韌性船板鋼及其tmcp生產(chǎn)工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼材料及其制備領域，尤其涉及一種高強度高韌性船板鋼及其TMCP 生產(chǎn)工藝方法。
背景技術：
船體結(jié)構(gòu)用鋼板是造船工業(yè)用量最大、品種繁多的鋼種之一。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，一體化進程的逐漸深入，世界航運業(yè)以迅速發(fā)展，大噸位船舶需求正逐年增多，高級別船板鋼需求量越來越多。船板鋼具有要求高，檢驗嚴格等特點，是高附加值鋼鐵產(chǎn)品之一， 各大生產(chǎn)廠家把船板鋼生產(chǎn)放到一個重要的位置。TMCP (ThermoMechanicalControlProcess 熱機械控制工藝)就是在熱軋過程中， 在控制加熱溫度、軋制溫度和壓下量(ControlRolling)的基礎上，再實施空冷或控制冷卻及加速冷卻(AcceleratedCooling)的技術總稱。一般TMCP生產(chǎn)工藝生產(chǎn)高強度高韌性船板鋼在軋制上基本上是兩階段軋制，即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制，然后進行水冷。然而高強度高韌性船板鋼對水冷的控制精度要求較高，冷卻要均勻，以保證整張鋼板有較好的板型和均勻的性能。在軋制過程中由于鋼板表面散熱不均勻，如頭尾、邊部溫度較低，尾部進入水冷較晚，加上在水冷過程中相變應力的產(chǎn)生，很難保證鋼板經(jīng)過冷卻后有良好的板型和整張鋼板的性能均勻。如果鋼板上下水流量一樣，由于重力的原因，上表面的冷卻速度大于下表面的冷卻速度，因此本發(fā)明從冷卻過程中控制鋼板上下水比大小以及鋼板在水冷系統(tǒng)中時的輥道速度保證鋼板有良好的板型和均勻的力學性能。中國發(fā)明專利200910259321于2009年5月12日公開了具有超高強度和沖擊韌性的船板鋼及其制備方法涉及一種具有超高強度和沖擊韌性的船板鋼成分及其制備方法。 該船板鋼包含的組分及其重量百分比分別為c :0. 03 0. 05% ；Si 0. 20 0. 30 % ；Mn 0. 80 0. 90% ；Al 0. 03 0. 04% ；Ni 1. 6 1. 8% ；Cu 1. 1 1. 3% ；Cr 0. 4 0. 6% ； Mo 0. 4 0. 6% ；Nb 0. 03 0. 05% ；Ti 0. 01 0. 02% ；P ^ 0. 01% ;S ^ 0. 005% 以及余量的狗和雜質(zhì)。該方法為將與上述船板鋼組分相同的連鑄板坯依次進行加熱、保溫、熱軋，再經(jīng)熱處理形成成品船板鋼。本發(fā)明的船板鋼具有良好的強度和低溫韌性匹配，力學性能及焊接性能優(yōu)異，且制造工藝靈活、柔性化。本發(fā)明適于在造船工業(yè)，特別是強度和低溫韌性要求苛刻且具有可焊性的船板制造工藝中應用。但該發(fā)明中添加了大量的Ni，同時還添加了 Cu、Cr、Mo等合金元素，大大增加了鋼板成本價格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于提供種船板鋼以及船板鋼板及其制備方法。本發(fā)明提供的船板鋼以及船板鋼板生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量波動小。為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明提供了一種船板鋼，按重量百分比計，包括以下組分C :0. 04 0. 08%;Si :0. 15 0. 40%;Mn :1. 30 1. 55%;P 彡 0. 012%;S 彡 0. 005%； Nb 0. 025 0. 045% ；Ti 0. 010 0. 020% ；Ni 0. 015 0. 025% ；Als 0. 020 0. 050% ；N^ 0. 007% ；其余為Fe和微量雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了一種船板鋼板，由所述的船板鋼經(jīng)粗軋、精軋后得到的厚度為所述船板鋼板的厚度為10 50mm，寬1500mm 4150mm的熱軋鋼板。本發(fā)明還提供了一種船板鋼板的制備方法，包括a)按照所述的船板鋼組分進行冶煉、連鑄后得到連鑄坯；b)將所述連鑄坯進行粗軋和精軋后得到中間坯；c)將所述軋坯快速冷卻，得到船板鋼板。優(yōu)選的，步驟b)具體為bl)將250 300mm厚連鑄坯加熱至1180°C 1220°C ；b2)將加熱后的連鑄坯進行粗軋，粗軋開軋溫度為1100 1200°C，粗軋后中間坯厚度為2. OH 5. 0H，其中H為成品厚度；b2)將粗軋后得到的中間坯進行精軋，精軋開軋溫度為840 980°C，終軋溫度為 810 850°C。優(yōu)選的，步驟c)具體為將精軋后得到的軋坯進行冷卻，開冷溫度為780 840°C，終冷溫度為540 600°C，冷卻速度為8 14°C /s，冷卻后得到船板鋼板。優(yōu)選的，所述粗軋采用四輥可逆軋機進行往返4 7道次軋制，開軋溫度為 1100°C 1200°C，粗軋結(jié)束溫度為1060 11600C0優(yōu)選的，所述冷卻選用水冷，冷卻誰上下水比為0. 76 0. 90，水冷輥道加速度為在 0. 10 0. 20m/s2。優(yōu)選的，所述精軋和粗軋均使用4 7次軋制。優(yōu)選的，所述船板鋼板的厚度為10 50mm，
一種使用所述的船板鋼的船體。本發(fā)明方法使連鑄坯加熱控制在1180°C 1220°C之間，加熱時間不少于300min， 為了鋼種合金元素得到充分固溶和有效消除由化學成分偏析造成的帶狀組織。通過合理的控軋工藝，嚴格控制中間坯厚度及精軋階段的溫度，精確控制冷卻速度和鋼板上下水量比，確保在得到所需要的鋼板組織的同時，保證鋼板具有良好的板型；通過控制輥道速度加速度大小來減少頭尾與鋼板溫度差，實現(xiàn)鋼板冷卻的均勻性。最終實現(xiàn)高強度、高低溫韌性船板鋼板的生產(chǎn)；使屈服強度均達到390MPa以上，抗拉強度均超過510MPa，延伸率大于 20%，-6(TC沖擊功大于150J，冷彎合格。該工藝操作簡便，一火成材，能耗少，生產(chǎn)成本低， 鋼板質(zhì)量優(yōu)良，減少了因板型不好造成的浪費，提高了成材率。


圖1、本發(fā)明實施例1提供的船板鋼板表面金屬組織顯微圖；圖2、本發(fā)明實施例1提供的船板鋼板表面金屬組織電鏡圖；圖3、本發(fā)明實施例1提供的船板鋼板1/4厚度處金屬組織顯微圖；圖4、本發(fā)明實施例1提供的船板鋼板1/4厚度處金屬組織電鏡圖；圖5、本發(fā)明實施例1提供的船板鋼板1/2厚度處金屬組織顯微圖；圖6、本發(fā)明實施例1提供的船板鋼板1/2厚度處金屬組織電鏡圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點而不是對本發(fā)明專利要求的限制。本發(fā)明提供了一種船板鋼，按重量百分比，包括以下組分C :0. 04 0. 08% ；Si 0. 15 0. 40% ；Mn :1. 30 1. 55% ；P ^ 0. 012% ；S ^ 0. 005% ；Nb :0. 025 0. 045% ； Ti 0. 010 0. 020% ；Ni :0. 015 0. 025% ；Als :0. 020 0. 050% ；N 彡 0. 007% ；其余為
Fe和微量雜質(zhì)。本發(fā)明提供的船板鋼不沒有使用Cr、Mo、Cu等合金元素，在降低了船板鋼的成本的同時，添加了 N、Als，保證了船板鋼的性能。本發(fā)明還提供了一種船板鋼板，以及一種船板鋼板的制備方法，包括由所述的船板鋼經(jīng)粗軋、精軋后得到的厚度為所述船板鋼板的厚度為10 50mm， 寬1500mm 4150mm的熱軋鋼板。船板鋼板的制備方法，包括a)按照所述的船板鋼組分進行冶煉、連鑄后得到連鑄坯；b)將所述連鑄坯進行粗軋和精軋后得到中間坯；c)將所述軋坯快速冷卻，得到船板鋼板。進一步優(yōu)選的工藝條件如下1、粗軋粗軋采用四輥可逆軋機進行往返4 7道次軋制，開軋溫度優(yōu)選為1100°C 1200°C，粗軋拋鋼時的溫度為1060°C 1160°C (粗軋末道次溫度)之間，粗軋最后3道次的單道次壓下率要不小于15%。2、中間坯厚度船板鋼板厚度在10 16mm之間時，中間坯厚度優(yōu)選為4. OH(H為船板鋼板厚度)； 船板鋼板厚度為16 25mm時，中間坯厚度優(yōu)選為3. 5H ；產(chǎn)品厚度為25 40mm時，中間坯厚度優(yōu)選為3. OH ；船板鋼板厚度為40 50mm時，中間坯厚度優(yōu)選為2. 5H。適當調(diào)節(jié)中間坯厚度，將奧氏體再結(jié)晶階段和未再結(jié)晶階段的壓下進行合理分配，從而發(fā)揮控軋工藝的優(yōu)點，得到晶粒細小，性能良好的厚規(guī)格鋼板產(chǎn)品。3、精軋精軋采用控制軋制，船板鋼板厚度為10 16mm時，精軋開軋溫度為960 980°C， 終軋溫度控制為810 840°C ；船板鋼板厚度為16 25mm時，精軋開軋溫度為910 930°C， 終軋溫度控制為810 840°C ；船板鋼板厚度為25 40mm時，精軋開軋溫度為880 900°C， 終軋溫度控制為810 840°C ；船板鋼板厚度為40 50mm時，精軋開軋溫度為860 880°C， 終軋溫度控制為820 850°C。4、冷卻鋼板進入水冷系統(tǒng)時，輥道保持加速運行，減少尾部鋼板空冷時間。船板鋼板厚度為10 16mm時，開冷溫度優(yōu)選為780 810°C，終冷溫度優(yōu)選為560 600°C，冷卻速度優(yōu)選為10 14°C /s，水比優(yōu)選為0. 85 0. 88，輥道加速度優(yōu)選為0. 17 0. 18m/s2 ；船板鋼板厚度為16 25mm時，開冷溫度優(yōu)選為790 820°C，終冷溫度優(yōu)選為560 600°C，冷卻速度優(yōu)選為10 14°C /s，冷卻速度優(yōu)選為水比優(yōu)先選擇0. 83 0. 86， 輥道加速度優(yōu)選為0. 15 0. 16m/s2 ；船板鋼板厚度為25 40m時，開冷溫度優(yōu)選為790 830°C，終冷溫度優(yōu)選為 540 580°C，冷卻速度優(yōu)選為8 12°C /s，水比優(yōu)先選擇0. 81 0. 84，輥道加速度優(yōu)選為 0. 13 0. 14m/s2 ；船板鋼板厚度為40 50m時，開冷溫度優(yōu)選為790 840°C，終冷溫度優(yōu)選為 540 580°C，冷卻速度優(yōu)選為8 12°C /s，水比優(yōu)先選擇0. 78 0. 82，輥道加速度優(yōu)選為 0. 11 0. 12m/s2。本發(fā)明方法使連鑄坯加熱控制在1180°C 1220°C之間，加熱時間不少于300min， 為了鋼種合金元素得到充分固溶和有效消除由化學成分偏析造成的帶狀組織。通過合理的控軋工藝，嚴格控制中間坯厚度及精軋階段的溫度，精確控制冷卻速度和鋼板上下水量比，確保在得到所需要的鋼板組織的同時，保證鋼板具有良好的板型；通過控制輥道速度加速度大小來減少頭尾與鋼板溫度差，實現(xiàn)鋼板冷卻的均勻性。最終實現(xiàn)高強度、高低溫韌性船板鋼板的生產(chǎn)；使屈服強度均達到390MPa以上，抗拉強度均超過510MPa，延伸率大于 20%，-6(TC沖擊功大于150J，冷彎合格。該工藝操作簡便，一火成材，能耗少，生產(chǎn)成本低， 鋼板質(zhì)量優(yōu)良，減少了因板型不好造成的浪費，提高了成材率。以下將用具體實施例闡述本發(fā)明方案實施例1 10_厚Π140船板鋼工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉FH40船板鋼，鋼的化學成分的重量百分比為C:0.05%、Si :0. 36%、 Mn :1. 38%, S :0. 002%, P :0. 011%, Nb :0. 033%, Ni :0. 19%, Ti :0. 018%, Als :0. 028、N 0. 006，用常規(guī)連鑄方法將鋼澆鑄成250mm厚的連鑄板坯，板坯送至4300mm寬厚板軋機上進行軋制，對加熱、軋制進行全流程控制。熱軋軋制工藝控制如下控制連鑄板坯加熱出爐溫度為1193°C ；板坯在1170°C進行粗軋，粗軋采用6道次往返軋制，粗軋結(jié)束后鋼溫為1141°C;粗軋后中間坯厚度為40mm ；d、精軋開軋溫度為996°C； e、精軋采用5道次往返軋制；g、精軋結(jié)束溫度為838°C ；開冷溫度為801°C，終冷溫度為 591°C，冷卻速度為13°C /s，上下水比為0. 88，輥道加速度為0. 18m/s2。本實施例的鋼性能列于表1中。性能測試方法采用國際通用方法。實施例2 :20mm厚FH40船板鋼工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉FH40船板鋼，鋼的化學成分的重量百分比為C:0.06%、Si :0. 32%、 Mn :1. 43%, S :0. 003%, P :0. 010%, Nb :0. 031%, Ni :0. 21%, Ti :0. 016%, Als :0. 032、N 0. 005，用常規(guī)連鑄方法將鋼澆鑄成250mm厚的連鑄板坯，板坯送至4300mm寬厚板軋機上進行軋制，對加熱、軋制進行全流程控制。熱軋軋制工藝控制如下a、控制連鑄板坯加熱出爐溫度為1193°C ；b、板坯在1171°C進行粗軋，粗軋采用6 道次往返軋制，粗軋結(jié)束后鋼溫為1105°C。粗軋后中間坯厚度為70mm ；d、精軋開軋溫度為 921°C ；e、精軋采用6道次往返軋制；g、精軋結(jié)束溫度為826°C ；開冷溫度為808°C，終冷溫度為587°C，冷卻速度為12°C /s，上下水比為0. 85，輥道加速度為0. 16m/s2。本實施例的鋼性能列于表1中。性能測試方法采用國際通用方法。
實施例3 :35mm厚FH40船板鋼工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉FH40船板鋼，鋼的化學成分的重量百分比為C:0.08%、Si :0. 33%、 Mn :1. 41%, S :0. 002%, P :0. 008%, Nb :0. 033%, Ni :0. 23%, Ti :0. 018%, Als :0. 031、N 0. 002，用常規(guī)連鑄方法將鋼澆鑄成250mm厚的連鑄板坯，板坯送至4300mm寬厚板軋機上進行軋制，對加熱、軋制進行全流程控制。熱軋軋制工藝控制如下a、控制連鑄板坯加熱出爐溫度為1197°C ；b、板坯在1173°C進行粗軋，粗軋采用6 道次往返軋制，粗軋結(jié)束后鋼溫為1115°C。粗軋后中間坯厚度為105mm ；d、精軋開軋溫度為 891°C ；e、精軋采用6道次往返軋制；g、精軋結(jié)束溫度為827°C ；開冷溫度為818°C，終冷溫度為567°C，冷卻速度為IO0C /s，上下水比為0. 82，輥道加速度為0. 13m/s2。本實施例的鋼性能列于表1中。性能測試方法采用國際通用方法。實施例4 :50mm厚FH40船板鋼工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉FH40船板鋼，鋼的化學成分的重量百分比為C:0.08%、Si :0. 36%、 Mn :1. 49%, S :0. 002%, P :0. 008%, Nb :0. 037%, Ni :0. 23%, Ti :0. 017%, Als :0. 036, N 0. 003用常規(guī)連鑄方法將鋼澆鑄成300mm厚的連鑄板坯，板坯送至4300mm寬厚板軋機上進行軋制，對加熱、軋制進行全流程控制。熱軋軋制工藝控制如下a、控制連鑄板坯加熱出爐溫度為1188°C ；b、板坯在1157°C進行粗軋，粗軋采用6 道次往返軋制，粗軋結(jié)束后鋼溫為llirc。粗軋后中間坯厚度為125mm ；d、精軋開軋溫度為 8740C ；e、精軋采用6道次往返軋制；g、精軋結(jié)束溫度為838°C ；開冷溫度為821°C，終冷溫度為541 °C，冷卻速度為9°C /s，上下水比為0. 79，輥道加速度為0. llm/s2。。本實施例的鋼性能列于表1中。性能測試方法采用國際通用方法。表1 本發(fā)明實施例制備的高強度高韌性船板鋼的力學性能
權利要求
1.一種船板鋼，其特征在于，按重量百分比計，包括以下組分c :0. 04 0. 08% ；Si 0. 15 0. 40% ；Mn 1. 30 1. 55% ；P 彡 0. 012% ；S 彡 0. 005% ；Nb 0. 025 0. 045% ； Ti 0. 010 0. 020% ；Ni :0. 015 0. 025% ；Als :0. 020 0. 050% ；N 彡 0. 007% ；其余為Fe和微量雜質(zhì)。
2.一種船板鋼板，其特征在于，由權利要求1所述的船板鋼經(jīng)粗軋、精軋后得到的厚度為所述船板鋼板的厚度為10 50mm，寬1500mm 4150mm的熱軋鋼板。
3.一種船板鋼板的制備方法，其特征在于，包括a)按照權利要求1所述的組分進行冶煉、連鑄后得到連鑄坯；b)將所述連鑄坯進行粗軋和精軋后得到中間坯；c)將所述軋坯快速冷卻，得到船板鋼板。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟b)具體為 bl)將250 300mm厚連鑄坯加熱至1180°C 1220°C ；b2)將加熱后的連鑄坯進行粗軋，粗軋開軋溫度為1100 1200°C，粗軋后中間坯厚度為2. OH 5. 0H，其中H為成品厚度；b2)將粗軋后得到的中間坯進行精軋，精軋開軋溫度為840 980°C，終軋溫度為 810 850°C。
5.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟c)具體為將精軋后得到的軋坯進行冷卻，開冷溫度為780 840°C，終冷溫度為540 600°C，冷卻速度為8 14°C /s, 冷卻后得到船板鋼板。
6.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述粗軋采用四輥可逆軋機進行往返4 7道次軋制，開軋溫度為1100°C 1200°C，粗軋結(jié)束溫度為1060 1160°C。
7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻選用水冷，冷卻誰上下水比為0. 76 0. 90，水冷輥道加速度為在0. 10 0. 20m/s2。
8.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述精軋和粗軋均使用4 7次軋制。
9.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述船板鋼板的厚度為10 50mm，
10.一種使用權利要求1所述的船板鋼的船體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高強度高韌性船板鋼及其TMCP生產(chǎn)工藝方法按重量百分比，包括以下組分C0.04～0.08％；Si0.15～0.40％；Mn1.30～1.55％；P≤0.012％；S≤0.005％；Nb0.025～0.045％；Ti0.010～0.020％；Ni0.015～0.025％；Als0.020～0.050％；N≤0.007％；其余為Fe和微量雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了一種船板鋼板及其制備方法。本發(fā)明提供的船板鋼以及船板鋼板生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量波動小。
文檔編號C21D8/02GK102277529SQ20111021395
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2011年7月28日
發(fā)明者任繼銀, 吳德發(fā), 周平, 李永強, 秦港, 衣忠文, 陳愛嬌, 麻衡 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司