专利名称：一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法，属于低合金钢领域。
背景技术：
造船工业是我国国民经济支柱产业之一，近年来发展迅速，为船体结构钢的应用 提供了广阔的应用前景，造船用钢板是船舶制造的主要原料，在船体重量中，钢材占90%， 其中板材占钢材的70% 80%。船用钢材主要用于船体的甲板、外板、底板、舱体结构等。 随着世界经济的高速发展，向大型化、高新技术化方向发展仍是船舶制造业的努力方向，但 造船业感到普通强度船体钢强度不足以满足其发展的需求，所以对船体用钢特别是特厚高 强度船用钢提出更多品种和更高质量的要求，希望大幅度增加低合金高强度钢的比例，特 厚高强度船板钢在造船业中的应用比例不断的加大。目前，对高强度船板钢生产方式诸多，但是大多数钢铁企业多是采用微合金化辅 以TMCP工艺进行薄规格高强度船板钢的生产，从而满足各船级社标准和用户的要求，特厚 规格尤其60mm控轧轧制工艺的较少。由于船板钢的各种性能指标要求严格尤其是特厚高 强度船板钢，这就对化学成分的设计和生产工艺的制定带来了相当大的难度，需要经过多 次试制才能确定出合理的生产方案，这就对钢铁企业产品结构调整及产品系列升级带来了 极大的困难。特厚高强度船板钢的生产因其厚度尺寸大，宽度较大，生产中很容易产生一些 缺陷，诸如连铸坯成分偏析，轧制变形不均勻，组织不均勻，尤其在厚度方向上组织均勻性 控制难度更大，这就造成钢板表面和心部性能不一致、强度和韧性不理想。特厚船板钢在生 产过程中由于连铸坯规格大，在轧制过程中产生的缺陷就严重影响钢的强度和韧性，从而 造成产品质量标准波动大、成材率低，对企业经济效益形成不良影响。故对于控轧型特厚高 强度船板钢合理的化学成分设计，操作简单的工艺，合理的控制轧制是解决特厚高强度船 板钢生产难题的方法之一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法。 本发明产品化学成份设计合理，生产工艺控制简单，生产效率高，产品质量、性能稳定。本发明的技术方案如下一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为C 0. 11 % -0. 16 %, Si 0. 30 % -0. 50 %, Mn 1. 40 % -1. 60%, Als 0. 025 % -0. 055 %, Nb 0. 030% -0. 050%,V 0. 030% -0. 05%,Ti 0. 010% -0. 020%,P < 0. 020%,S < 0. 012%,
余量为Fe。钢种成分的确定首先保证强度的要求，再次是焊接性能的要求，即碳当量不能 高，然后是对低温冲击韧性的要求。基于强度与焊接性能的要求，控制C 0. 11%-0. 16%, Mnl. 40% -1.60%，强度的损失通过添加Nb、V、Ti微合金化以及C，N含量的合理控制析出 Nb [C, N], V [C, N], Ti [C, N]来弥补，同时有助于提高奥氏体再结晶温度和细化晶粒，控制NbO. 030-0. 050%, V 0. 030% -0. 05%, Ti 0. 010%-0. 020%，另外为保证钢水的洁净度， 本发明还对S、P等元素也提出了控制要求S彡0.012%,P^ 0. 020%。优选的，一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量 为CO. 13%-0. 15%，Si 0. 35% -0. 36%, Mn 1. 45% -1. 51%, Als 0. 031% -0. 038%, Nb 0. 038 % -0. 047 %, V 0. 033 % -0. 045 %, Ti 0. 017 %, P 0. 009 % -0. 010 %, S 0. 003% -0. 004%，余量为 Fe。本发明更优选的技术方案之一是，钢的化学成分质量百分比含量为C 0. 13%, Si 0. 36%, Mn 1. 45%, P 0. 009%, S 0. 004%, Nb 0. 038%, V 0. 033%, Ti 0. 017%, Als 0. 038%，余量为 Fe。本发明更优选的技术方案之二是，钢的化学成分质量百分比含量为C 0. 15%, Si 0. 35%, Mn 1. 51%, P 0. 010%, S 0. 003%, Nb 0. 047%, V 0. 045%, Ti 0. 017%, Als
0.031%，余量为 Fe。一种控轧型特厚高强度船板钢的制备方法，包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序，其 特征是控制钢的化学成分质量百分比含量为c 0. 11% -0. 16%, Si 0. 30% -0. 50%, Mn
1.40% -1. 60%, Als 0. 025% -0. 055%, Nb 0. 030% -0. 050%, V 0. 030% -0. 05%, Ti 0. 010% -0. 020%, P < 0. 020%, S < 0. 012%，余量为 Fe，其中，冶炼工序中，精炼炉渣碱度R控制在2. 5-3. 0之间，Ar封加全保护浇注，中间包过 热度控制20 士 5°C ；加热工序中，加热炉内加热温度为1160°C -1220°C，加热时间为3. 5-5小时；粗轧工序中，开轧温度1000-1180°C，进行5_7道次轧制，累计压下率彡50%，中间 坯厚度彡2H，轧后待温，所述的H为成品厚度；精轧工序中，开轧温度为830-870°C，进行5_9道次轧制，出口厚度60mm，终轧温度 810-850°C，轧后空冷。本发明的创新点在于攻克了厚度为60mm的特厚高强度船板钢的力学性能不稳定 及厚度方向组织不均勻等技术难题。对本发明制备的特厚高强度船板钢钢板沿头部1/2厚度处取横向试样，在实验室 金相试验机上沿轧制方向面预磨、抛光，用硝酸进行侵蚀制成金相试样，在光学显微镜下观 察和测定晶粒度，钢板基体组织均勻细小，晶粒度在9级左右，弥散分布的V、Nb、Ti [C.N]化 物控制理想；沿钢板头部1/2厚度处取横向试样加工成船级社要求标准棒状试样，在100吨 拉伸试验机上进行拉伸试验，钢板拉伸性能(见表1)稳定；在450J试验机上，对按照船级 社要求加工的冲击试样进行试验，冲击韧性值稳定且富余量较大(见表1)，完全满足各船 级社标准要求。而且本发明产品化学成份设计合理，生产工艺控制简单，生产效率高，产品 质量、性能稳定。
图1是实施例1的特厚高强度船板钢的表面金相组织2是实施例1的特厚高强度船板钢的心部金相组织图
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。对以下实施例制备的特厚高强度船板钢的钢板沿头部1/2厚度处取横向试样，在 实验室金相试验机上沿轧制方向面预磨、抛光，用硝酸进行侵蚀制成金相试样，在光学显 微镜下观察和测定晶粒度，钢板基体组织均勻细小，晶粒度在9级左右，弥散分布的V、Nb、 Ti [C、N]化物控制理想；沿钢板头部1/2厚度处取横向试样加工成船级社要求标准棒状试 样，在100吨拉伸试验机上进行拉伸试验，钢板拉伸性能(见表1)稳定；在450J试验机上， 对按照船级社要求加工的冲击试样进行试验，冲击韧性值稳定且富余量较大(见表1)。实施例1一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为C 0. 11%, SiO. 34%, Mn 1. 43%, P 0. 008%, S 0. 005%, Nb 0. 041%, V 0. 035%, Ti 0. 018%, Als 0. 037%，余量为 Fe。上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序， 其中精炼炉渣碱度控制在2. 5，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封 的全保护浇注，中间包过热度控制在20士5°C;将钢坯放入加热炉加热，加热温度为1200°C， 加热时间4. 5小时。钢坯出炉，经预除鳞机除鳞后进入粗轧机进行轧制，开轧温度1170°C， 进行了 6道次轧制，每道次压下率分别为7. 9%, 7. 1%,9.5%,8. 1%, 16. 8%, 16.
的压下率为50%，中间坯厚度为130mm。粗轧结束后，经过待温，送入精轧机，精轧开轧温 度为860°C，共进行了 6道次轧制，每道次压下率分别为13. 9%，15. 5%，15. 4%，14. 2%，
13.2 %，11. 8 %，总的压下率为60 %。控制轧制结束后，钢板进行空冷，得到控轧型60mm厚 高强度船板。图1是本实施例的特厚高强度船板钢的表面金相组织图，由图可以看到，金相组 织为铁素体+珠光体。图2是本实施例的特厚高强度船板钢的心部金相组织图，由图可以看到，金相组 织为铁素体+珠光体。实施例2一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为 C 0. 13%, SiO. 36%, Mn 1. 45%, P 0. 009%, S 0.004%，Nb 0. 038%, V 0. 033%, Ti 0. 017%, Als 0. 038%，余量为 Fe。上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序； 其中精炼炉渣碱度控制在2. 8，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封 的全保护浇注，中间包过热度控制在20士5°C;将钢坯放入加热炉加热，加热温度为1180°C， 加热时间4小时。钢坯出炉，经预除鳞机除鳞后进入粗轧机进行轧制，开轧温度1160°C， 进行了 6道次轧制，每道次压下率分别为14. 2%, 11. 3%, 10. 2%, 10. 8%,9. 9%, 9. 1%, 总的压下率为50%，中间坯厚度为150mm。粗轧结束后待温，送入精轧机，精轧开轧温度 为870°C，共进行了 6道次轧制，每道次压下率分别为13. 1%，14.6%，14. 5%，14. 3%，
14.4%, 14. 1%，总的压下率为60%。控制轧制结束后，钢板进行空冷，得到控轧型60mm厚 高强度船板。实施例3
一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为C0. 15%, SiO. 35%, Mn 1. 51%, P 0. 010%, S 0. 003%, Nb 0. 047%, V 0. 045%, Ti 0. 017%, Als 0. 031%，余量为 Fe。上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序； 其中精炼炉渣碱度控制在3. 0，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封 的全保护浇注，中间包过热度控制在20士5°C;将钢坯放入加热炉加热，加热温度为1220°C， 加热时间5小时。钢坯出炉，经预除鳞机除鳞后进入粗轧机进行轧制，开轧温度1139°C，进 行了 6 道次轧制，每道次压下率分别^J 14. 2%, 10. 6%,9. 5%, 11. 3%, 10. 3%,9.
的压下率为50%，。粗轧结束后待温，送入精轧机，精轧开轧温度为870°C，共进行了 6道次 轧制，每道次压下率分别为14. 6 %，16. 3 %，15. 5 %，14%，12. 8 %，11. 6 %，总的压下率为 60%，中间坯厚度为150mm。控制轧制结束后，钢板进行空冷，得到控轧型60mm厚高强度船 板。本发明还可以有其他实施方式，凡采用同等替换或等效变换成的技术方案，均落 在本发明要求保护的范围之内。表1 本发明实施例制备的特厚高强度船板钢的力学性能
权利要求
1.一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为 CO. 11% -0. 16%, Si 0. 30 % -0. 50 %, Mn 1. 40% -1. 60%, Als 0. 025% -0. 055%, Nb 0. 030% -0. 050%, V 0. 030% -0. 05%,Ti 0. 010% -0. 020%,P < 0. 020%, S < 0. 012%,余量为Fe。
2.如权利要求1所述的一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分 质量百分比含量为C 0. 13 % -0. 15 %, Si 0. 35 % -0. 36 %, Mn 1. 45 % -1. 51 %, Als 0. 031 % -0. 038 %, NbO. 038 % -0. 047 %, V 0. 033 % -0. 045 %, Ti 0. 017 %, P 0. 009% -0. 010%, S 0. 003% -0. 004%，余量为 Fe。
3.一种控轧型特厚高强度船板钢的制备方法，包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序，其特 征在于，控制钢的化学成分质量百分比含量为C 0. 11% -0. 16%, Si 0. 30% -0. 50%, Mnl. 40% -1. 60%, Als 0. 025% -0. 055%, Nb 0. 030% -0. 050%, V 0. 030% -0. 05%, Ti 0. 010% -0. 020%, P < 0. 020%, S < 0. 012%，余量为 Fe，其中，所述冶炼工序中，精炼炉渣碱度R控制在2. 5-3. 0之间，Ar封加全保护浇注，中间包过 热度控制20 士 5°C ；所述加热工序中，加热炉内加热温度为1160°C -1220°C，加热时间为3. 5-5小时； 所述粗轧工序中，开轧温度1000-1180°C，进行5-7道次轧制，累计压下率彡50%，中间 坯厚度彡2H，轧后待温，所述的H为成品厚度；精轧工序中，开轧温度为830-870°C，进行5-9道次轧制，出口厚度60mm，终轧温度 810-850°C，轧后空冷。
全文摘要
本发明涉及一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法。经炼钢、精炼后进行连铸、热轧；控制的钢的化学成分及其质量百分比含量为C为0.11％-0.16％，Si为0.30％-0.50％，Mn为1.40％-1.60％，Als为0.025％-0.055％，Nb为0.030％-0.050％，V为0.030％-0.05％，Ti为0.010％-0.020％，P＜0.020％，S＜0.012％，其余含量为Fe。本发明具有化学成分和工艺简单、厚度规格大(60mm)、产品性能稳定等特点。
文档编号B21B37/00GK102002632SQ20101026438
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者任继银, 卢波, 周平, 孙其家, 张长宏, 王腾飞, 秦港, 陈爱娇, 麻衡 申请人:莱芜钢铁股份有限公司