專利名稱：一種抗應(yīng)變時(shí)效e36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低合金鋼的制造方法，具體的說(shuō)是一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)變時(shí)效是存在于鋼材中較普遍的現(xiàn)象，其優(yōu)點(diǎn)是可提高強(qiáng)度，缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致塑、韌性降低。船體或海洋平臺(tái)建造過(guò)程中，鋼板要經(jīng)受包括冷矯、輥彎、模壓、卷邊和折邊彎等冷加工塑性變形，在冷加工過(guò)程中由于出現(xiàn)了應(yīng)變時(shí)效會(huì)使鋼板強(qiáng)度上升，塑性和韌性下降。對(duì)一般的船板鋼而言，在加速時(shí)效時(shí)，每增加1%的加工硬化，鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度會(huì)升高5°C，因此船級(jí)社對(duì)應(yīng)變時(shí)效性能的檢驗(yàn)是船板鋼認(rèn)證中不可缺少的項(xiàng)目。鋼的時(shí)效傾向主要是由C、N原子的擴(kuò)散所致。氮在鐵素體中的溶解度在591°C時(shí)可達(dá)O. 1%左右(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，室溫時(shí)降低至10_7左右，含氮量高的鋼，由高溫快速冷卻時(shí)過(guò)剩的氮便過(guò)飽和地溶解在鐵素體中，在室溫靜置時(shí)自由氮將重新析出，導(dǎo)致鋼的硬度、強(qiáng)度升高，而韌性和塑性降低。目前，應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象是國(guó)內(nèi)多家船板鋼制造企業(yè)的問(wèn)題，對(duì)于厚度60mm以下薄規(guī)格的鋼板，大多數(shù)廠家采用TMCP工藝交貨，由于該工藝一般采用低碳成分設(shè)計(jì)，另外，由于目前大多鋼廠采用轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程，均能將N含量控制到60ppm以下，這種低碳、低氮的成分體系輔以良好的控軋控冷工藝，使得60_以下的船板鋼的應(yīng)變時(shí)效行為不太明顯。隨著船舶及海洋平臺(tái)用鋼厚度的增加，60mm以上的鋼板需求量越來(lái)越大，TMCP工藝已經(jīng)不太適合大厚度鋼板的生產(chǎn)，大部分廠家采用正火工藝交貨，一般企業(yè)正火后鋼板的性能均比 較穩(wěn)定，但經(jīng)過(guò)應(yīng)變時(shí)效后沖擊韌性會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，這也正是困擾企業(yè)的生產(chǎn)大厚度船板鋼的問(wèn)題。大厚度船板鋼出現(xiàn)明顯的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象主要原因有以下兩個(gè)方面，其一、由于采用正火交貨，一般鋼板為了保證強(qiáng)度大多采用中碳的成分設(shè)計(jì)，使得碳含量明顯高于TMCP交貨的鋼板，盡管N含量較低，由于C含量的升高仍然會(huì)導(dǎo)致較明顯的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象；其二，由于連鑄坯厚度受限，大厚度鋼板的軋制總壓縮比相對(duì)變小，一般僅為3倍左右，同時(shí)由于厚度增加，導(dǎo)致單道次壓下量相對(duì)減小，心部變形不夠，從而導(dǎo)致心部應(yīng)變時(shí)效顯現(xiàn)更為明顯。從微觀角度分析來(lái)看，應(yīng)變時(shí)效處理過(guò)程中,材料經(jīng)過(guò)冷變形,使鐵素體中位錯(cuò)密度增加。有研究指出，若低碳鋼經(jīng)正火后位錯(cuò)密度為108cm_2，經(jīng)過(guò)10%以上的冷變形，平均位錯(cuò)密度可增到ΙΟ'πΓ2，此時(shí)，位錯(cuò)線的平均間隔是10_5cm，應(yīng)變后在晶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)非常密集的位錯(cuò)纏結(jié)，這樣碳原子就能夠以更短的路程達(dá)到位錯(cuò)等晶體缺陷及應(yīng)力集中處，而富集于他們周圍形成柯氏氣團(tuán)，所以要使位錯(cuò)繼續(xù)移動(dòng)，就需要增加外力，這就使得鋼板的強(qiáng)度、硬度升高，沖擊韌性下降。同時(shí)在應(yīng)變時(shí)效過(guò)程中并不會(huì)有新生的碳氮化物析出，也不會(huì)有碳化物的聚集長(zhǎng)大，所以隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)化效應(yīng)不會(huì)消失。因此，為了保證鋼板在使用過(guò)程中的性能穩(wěn)定性及使用安全性，有必要對(duì)鋼板的應(yīng)變時(shí)效行為與其成分、工藝的關(guān)系進(jìn)行深入的研究與分析，開(kāi)發(fā)一種滿足E36鋼級(jí)強(qiáng)度并抗應(yīng)變時(shí)效所致脆性的大厚度船板用鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，可以滿足E36鋼級(jí)強(qiáng)度并抗應(yīng)變時(shí)效所致脆性。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是
一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 1-0. 3%, Si O. 2-1. 0%, Mn O. 3-1. 8%, P < O. 008%, S〈0. 005%,V O. 04-0. 15%, Nb O. 02-0. 08%, Ti O. 005-0. 02%, Als O. 02-0. 06%, Ni O. 2-0. 3%, Cu
O.1-0. 4%，余量為Fe和微量雜質(zhì)；
制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1120°C -1180°C開(kāi)鍛，終鍛 880°C -920°C ；
軋制加熱溫度為1220°C _1280°C，加熱時(shí)間為2h_4h ；
粗軋:開(kāi)車L 10500C -1150°C，終軋 960°C -1000°C ；
精軋開(kāi)軋 9000C -1000°C，終軋 800°C -900°C ；
冷卻水冷至500°C -650°C。本發(fā)明的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的各合金成分的的作用機(jī)理如下
碳(C):是保證鋼管力學(xué)性能和抗應(yīng)變時(shí)效能力的必要元素，為了獲得高的強(qiáng)度，碳含量不能過(guò)低，碳含量低于O. 1%是淬透性和強(qiáng)度難以保證，高于O. 3%則會(huì)因C原子的擴(kuò)散而降低抗應(yīng)變時(shí)效的性能，因而碳含量要適當(dāng)。硅(Si):起到脫氧和改善韌性的作用，低于O. 2%效果不明顯，高于I. 0%加工性和韌性差。錳(Mn):改善鋼的強(qiáng)韌性的重要元素，小于O. 3%時(shí)作用小，當(dāng)含量大于I. 8%時(shí)，成本上升。磷、硫(P、S):磷在鋼中是一種易偏析元素，偏析區(qū)的淬硬性約是碳的2倍，磷還會(huì)惡化鋼的焊接性能，顯著降低鋼的低溫沖擊韌性，提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，使鋼板發(fā)生冷脆，對(duì)于高質(zhì)量的船板鋼應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的磷含量；硫是危害船板鋼質(zhì)量的主要元素之一，隨著鋼中硫含量的增加，裂紋敏感率顯著增加，硫還影響船板鋼的沖擊韌性，硫含量升高沖擊韌性值急劇下降，另外，硫還導(dǎo)致管線鋼各向異性，在橫向和厚度方向上韌性惡化，高鋼級(jí)船板鋼對(duì)硫含量的要求很苛刻。釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti ):能有效提高鋼的強(qiáng)韌性，能有效的結(jié)合鋼種的自由C、N原子形成碳氮化物，從而提高抗應(yīng)變時(shí)效的能力，不同的含量配合能夠獲得不同的力學(xué)性能和抗應(yīng)變時(shí)效能力。酸溶鋁(Als):起到脫氧和細(xì)化晶粒的作用，提高鋼的強(qiáng)韌性，加入量低于O. 02%時(shí)效果不明顯，加入量大于O. 09%時(shí)，力學(xué)性能下降。鎳(Ni):可以提高鋼的韌性，由于可降低形成高溫δ鐵素體的趨勢(shì)，利于高溫軋制，且可降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度，加入量低于O. 2%時(shí)，效果不明顯，加入量大于O. 3%時(shí)，成本增加。銅(Cu):改善鋼的強(qiáng)度，加入量小于O. 1%時(shí)，效果不明顯，大于O. 4%時(shí)，加工性能下降。
本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是
前述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，E36級(jí)大厚度船板鋼的力學(xué)性能及抗應(yīng)變時(shí)效性能屈服強(qiáng)度彡355MPa，抗拉強(qiáng)度彡490MPa，伸長(zhǎng)率彡21%，-40°C夏比沖擊試驗(yàn)沖擊功彡280J，應(yīng)變時(shí)效后_40°C夏比實(shí)驗(yàn)沖擊功彡200J。前述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為c O. 12%, Si O. 25%, Mn I. 4%, P O. 007%, S O. 0024%, V O. 047%, NbO. 025%, Ti O. 007%, Als O. 0027%, Ni O. 25%, Cu O. 20%，余量為 Fe 和微量雜質(zhì)；
制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1120°C開(kāi)鍛，終鍛880°C ;軋制加熱溫度為1250°C，加熱時(shí)間為3h ;粗軋開(kāi)軋11001，終軋9801;精軋開(kāi)軋950°C，終軋870°C ;冷卻水冷至 550 0C ο
前述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為c O. 11%, Si O. 31%, Mn I. 48%, P O. 008%, S O. 0019%, V O. 043%,Nb O. 028%, Ti O. 008%, Als O. 0038%, Ni O. 22%, Cu O. 22%，余量為 Fe 和微量雜質(zhì)；
制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1180°C開(kāi)鍛，終鍛920°C;軋制加熱溫度為1280°C，加熱時(shí)間為2h ;粗軋:開(kāi)車L 1150°C，終軋IOOO0C ;精軋:開(kāi)車L 980°C，終軋900°C ;冷卻水冷至 650 0C ο前述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為c O. 11%, Si O. 31%, Mn I. 48%, P O. 008%, S O. 0022%, V O. 038%,Nb O. 033%, Ti O. 009%, Als O. 0042%, Ni O. 28%, Cu O. 22%，余量為 Fe 和微量雜質(zhì)；
制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1150°C開(kāi)鍛，終鍛900°C ;軋制加熱溫度為1220°C，加熱時(shí)間為4h ;粗軋:開(kāi)車L 1050°C，終軋9600C ;精軋開(kāi)軋900°C，終軋820°C ;冷卻水冷至 500。。。本發(fā)明的有益效果是
⑴本發(fā)明采用低磷、低硫的低合金純凈鋼，保證了鋼板的組織均勻，同時(shí)采用TMCP控軋控冷技術(shù)，保證E36級(jí)鋼板具有高強(qiáng)度、良好應(yīng)變時(shí)效低溫韌性的力學(xué)性能特征。⑵本發(fā)明生產(chǎn)的E36級(jí)大厚度船板鋼，在成分上采用以低碳為主與其他微量合金元素配合的方式，有效的加強(qiáng)了低合金鋼的抗應(yīng)變時(shí)效能力。同時(shí)較低含量的Nb、V、Ti能夠有效的控制成本。⑶本發(fā)明通過(guò)成分設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化兩種途徑，開(kāi)發(fā)出了一種E36級(jí)大厚度船板鋼，屈服強(qiáng)度彡355MPa，抗拉強(qiáng)度彡490MPa，伸長(zhǎng)率彡21%，_40°C夏比沖擊試驗(yàn)沖擊功^ 280J，應(yīng)變時(shí)效后_40°C夏比實(shí)驗(yàn)沖擊功> 200J，完全滿足船級(jí)社的要求。因此，本發(fā)明抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼既滿足了對(duì)于較高的力學(xué)性能的要求，又提高了抗應(yīng)變時(shí)效的能力，同時(shí)考慮了成本的控制，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例是一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 12%, Si O. 25%, Mn I. 4%, P O. 007%, S O. 0024%, VO. 047%, Nb O. 025%, Ti O. 007%, Als O. 0027%, Ni O. 25%, Cu O. 20%,余量為 Fe 和微量雜質(zhì)；制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1120°C開(kāi)鍛，終鍛880°C ;軋制加熱溫度為1250°C，加熱時(shí)間為3h ;粗軋開(kāi)軋1100°C，終軋980°C ;精軋開(kāi)軋950°C，終軋870°C ;冷卻水冷至 550 0C ο實(shí)施例2
本實(shí)施例是一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 11%, Si O. 31%, Mn I. 48%, P O. 008%, S O. 0019%, VO. 043%, Nb O. 028%, Ti O. 008%, Als O. 0038%, Ni O. 22%, Cu O. 22%，余量為 Fe 和微量雜質(zhì);
制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1180°C開(kāi)鍛，終鍛920°C;軋制加熱溫度為1280°C，力口熱時(shí)間為2h ;粗軋:開(kāi)車L 1150°C，終軋IOOO0C ;精軋:開(kāi)車L 980°C，終軋900°C ;冷卻水冷至650。。。實(shí)施例3
本實(shí)施例是一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大·厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 11%, Si O. 31%, Mn I. 48%, P O. 008%, S O. 0022%, VO. 038%, Nb O. 033%, Ti O. 009%, Als O. 0042%, Ni O. 28%, Cu O. 22%,余量為 Fe 和微量雜質(zhì)；制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1150°C開(kāi)鍛，終鍛900°C ;軋制加熱溫度為1220°C，加熱時(shí)間為4h ;粗軋:開(kāi)車L 1050°C，終軋960°C ;精軋開(kāi)軋900°C，終軋820°C ;冷卻水冷至 500。。。各實(shí)施例的力學(xué)性能及抗應(yīng)變時(shí)效性能如下表所示
實(shí)施例的力學(xué)性能及抗應(yīng)變時(shí)效性能
權(quán)利要求
1.一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，其特征在于 所述抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 1-0. 3%，Si O. 2-1. 0%，Mn O. 3-1. 8%,P < O. 008%,S〈0. 005%,V O. 04-0. 15%,Nb O.02-0. 08%,Ti O. 005-0. 02%,AlsO. 02-0. 06%, Ni O. 2-0. 3%, Cu O. 1-0. 4%，余量為 Fe 和微量雜質(zhì)； 制造方法按以下工序進(jìn)行 鍛造1120°C -1180°C開(kāi)鍛，終鍛 880°C -920°C ； 軋制加熱溫度為1220°C _1280°C，加熱時(shí)間為2h_4h ； 粗軋:開(kāi)車L 10500C -1150°C，終軋 9600C -IOOO0C ； 精軋開(kāi)軋 900°C -1000°C，終軋 800°C -900°C ； 冷卻水冷至500°C -650°C。
2.如權(quán)利要求I所述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，其特征在于E36級(jí)大厚度船板鋼的力學(xué)性能及抗應(yīng)變時(shí)效性能屈服強(qiáng)度> 355MPa，抗拉強(qiáng)度> 490MPa，伸長(zhǎng)率> 21%，_40°C夏比沖擊試驗(yàn)沖擊功> 280J，應(yīng)變時(shí)效后_40°C夏比實(shí)驗(yàn)沖擊功彡 200J。
3.如權(quán)利要求I或2所述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，其特征在于所述抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 12%，Si O. 25%，Mn I. 4%，PO. 007%, S O. 0024%, V O. 047%, Nb O. 025%, Ti O. 007%, Als O. 0027%, Ni O. 25%, Cu O. 2%,余量為Fe和微量雜質(zhì)； 制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1120°C開(kāi)鍛，終鍛880°C ;軋制加熱溫度為1250°C，加熱時(shí)間為3h ;粗軋開(kāi)軋1100°C，終軋980°C ;精軋開(kāi)軋950°C，終軋870°C ;冷卻水冷至 550 0C ο
4.如權(quán)利要求I或2所述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，其特征在于所述抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 11%，Si O. 31%，Mn I. 48%，PO. 008%, S O. 0019%, V O. 043%, Nb O. 028%,Ti O. 008%, Als O. 0038%, Ni O. 22%, Cu O. 22%,余量為Fe和微量雜質(zhì)； 制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1180°C開(kāi)鍛，終鍛920°C ;軋制加熱溫度為1280°C，加熱時(shí)間為2h ;粗軋:開(kāi)車L 1150°C，終軋IOOO0C ;精軋:開(kāi)車L 980°C，終軋900°C ;冷卻水冷至 650 0C ο
5.如權(quán)利要求I或2所述的抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，其特征在于所述抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼化學(xué)成分質(zhì)量比為C O. 11%，Si O. 31%，Mn I. 48%，PO. 008%, S O. 0022%,V O. 038%, Nb O. 033%, Ti O. 009%, Als O. 0042%, Ni O. 28%, Cu O. 22%,余量為Fe和微量雜質(zhì)； 制造方法按以下工序進(jìn)行鍛造1150°C開(kāi)鍛，終鍛900°C ;軋制加熱溫度為1220°C，加熱時(shí)間為4h ;粗軋:開(kāi)車L 1050°C，終軋9600C ;精軋開(kāi)軋900°C，終軋820°C ;冷卻水冷至 500。。。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低合金鋼的制造方法，是一種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)大厚度船板鋼的制造方法，船板鋼的組成成分及質(zhì)量百分比為C0.1-0.3%，Si0.2-1.0%，Mn0.3-1.8%，P＜0.008%，S<0.005%，V0.04-0.15%，Nb0.02-0.08%，Ti0.005-0.02%，Als0.02-0.06%，Ni0.2-0.3%，Cu0.1-0.4%，余量為Fe和微量雜質(zhì)。按上述成分冶煉澆鑄后，對(duì)坯料進(jìn)行鍛造，然后進(jìn)行TMCP(控軋控冷)軋制，獲得該種抗應(yīng)變時(shí)效E36級(jí)船板鋼，在達(dá)到各國(guó)船級(jí)社對(duì)E36級(jí)力學(xué)性能要求的同時(shí)，具有良好的抗應(yīng)變時(shí)效脆性的能力。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102912234SQ20121043470
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者崔強(qiáng), 車馬俊, 吳年春, 尹雨群, 武會(huì)賓 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司