一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着运输业的发展和海上运输量的不断增加，带动了集装箱船逐步朝大 型化方向发展。超过万箱的超大集装箱船已逐步进入到设计、建造和营运阶段，并将成为集 装箱船的主力船型之一。由于超大型集装箱船具有较大的船身长度，同时还具有较大的载 箱量和较高的航速，集装箱船的上甲板又有大型开口，这就使船体局部应力急剧增加，特别 是万箱级集装箱船的超大尺度和大开口特性，使得船体在设计中必须考虑各种载荷的联合 作用。因此，为确保大型集装箱船梁的纵向强度，通常的做法是增加仓口边缘钢板和上甲板 钢板的厚度，一般使用厚度大于50mm的钢板。
[0003] 对于厚钢板来说，由于厚度增加，钢板内部的平面应变状态塑性区域变小，钢板的 受力状态易从平面应力状态转变为平面应变状态，在屈服应力的作用下，钢板内部容易产 生大应力而使裂纹扩展，最终导致构件发生脆性断裂。为防止脆性断裂，保证船舶的安全 性，对船舶中预测可能发生脆性断裂的部位和可能导致大型断裂的重要部位，要求使用具 有良好塑性和韧性的钢材。
[0004][0005]
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种高塑性高韧性厚钢板及其生产方法，所述钢 板的延伸率彡26%，钢板的-40°C的夏比冲击功彡300J，-60°C的夏比冲击功彡200J，-70°C 的夏比冲击功彡100J。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高塑性高韧性厚钢板，其 特征在于，其由以下重量百分含量的成分组成：C:0. 04~0. 09%，Si:0. 10~0. 40%，Mn: 1. 20 ~1. 65%，Nb:0. 01 ~0. 03%，Ti:0. 005 ~0. 02%，V彡 0. 06%，Ni彡 0. 6%，Cu彡 0. 3%， (X0. 3%，P< 0. 010%，S< 0. 005%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008] 本发明所述钢板厚度为为50-80mm。
[0009] 本发明所述钢板抗拉强度彡490MPa，延伸率彡26%，钢板的-40°C的夏比冲击功 彡300J，-60°C的夏比冲击功彡200J，-70°C的夏比冲击功彡100J。
[0010] 本发明还提供一种上述一种高塑性高韧性厚钢板的生产方法，其包括冶炼连铸工 序和加热乳制工序，具体工艺如下： 1) 加热工艺：将钢坯加热到1180~1240°C，加热总时间为t+60min，t为钢坯厚度，单 位为mm; 2) 乳制工艺：乳制分为二阶段，第一阶段开乳温度为KKKTC~1080°C，保证三道次压 下率在12~18%;第二阶段开乳温度为（Ac3-80)°C，累计压下率50~80%，相变温度Ac3 由以下公式计算，元素符号代表该元素的质量百分比： Ac3=910-203XSQRT(C)-15. 2XNi+44. 7XSi+104XV+31. 5XMo+13.IXff 3) 冷却工艺：钢板乳后入水冷却，终冷温度为（Ac3-380) °C，冷却速度7~15°C/s。
[0011] 本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C:0. 04~0. 09%，Si:0. 10~ 0. 40%，Mn:1. 20 ~1. 65%，Nb:0. 01 ~0. 03%，Ti:0. 005 ~0. 02%，V彡 0. 06%，Ni彡 0. 6%， Cu< 0? 3%，Cr< 0? 3%，P< 0? 010%，S< 0? 005%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0012] 本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C:0. 04%，Si:0. 10%，Mn: 1. 20%,Nb：0. 01%,Ti：0. 005%,V：0. 04%,Ni：0. 20%,Cu：0. 20%,Cr：0. 20%,P：0. 006%,S： 0. 003%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0013] 本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C:0. 09%，Si:0. 40%，Mn: 1. 65%,Nb：0. 03%,Ti：0. 02%,V：0. 02%,Ni：0. 30%,Cu：0. 10%,Cr：0. 10%,P：0. 005%,S： 0. 002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0014] 本发明所述钢坯由以下重量百分含量的成分组成：C:0. 06%，Si:0. 20%，Mn: 1. 40%,Nb：0. 02%,Ti：0. 015%,V：0. 03%,Ni：0. 30%,Cu：0. 10%,Cr：0. 12%,P：0. 006%,S： 0. 001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0015] 本发明的成分设计依据如下：较低的碳含量(< 0. 09%)能够保证钢板在合适的 冷速下生成铁素体和超低碳贝氏体组织，从而保证钢板具有较高的韧性和塑性。适当添加 Nb，通过添加0. 01%~0. 03%的Nb来有效抑制钢板在高温区的再结晶行为，阻止晶粒长大。 适当添加Ti，通过添加0. 005%~0. 02%的Ti来有效细化晶粒。添加适量的Ni和Cu等合 金元素，保证钢板在较大的厚度情况下具有足够的淬透性。严格控制钢水中的有害元素含 量，控制P彡0. 010%，S彡0. 005%，从而提高钢板的性能稳定性。
[0016] 本发明生产工艺的设计依据如下：通过控制合适的加热温度和加热时间，保证钢 坯烧透。通过第一阶段再结晶区的大压下量乳制，保证钢板组织均匀致密，晶粒得到细化； 通过控制第二阶段在较低的温度进行乳制，使各道次压下量得到有效积累，从而使晶粒得 到进一步细化。第二阶段较低的乳制温度还能保证钢板组织中少量铁素体的存在，使原始 晶粒得到分割。
[0017] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明钢板在保证具有较高强度的 前提下，还具有较高的塑性和韧性，所述钢板的抗拉强度多490MPa，延伸率多26%，钢板 的-40°C的夏比冲击功彡300J，-60°C的夏比冲击功彡200J，-70°C的夏比冲击功彡100J。满 足了国内外大型钢结构工程尤其是造船业对厚钢板的需求，可广泛用于大型极地运输船、 集装箱船等建造项目中。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0019]实施例1 本实施例钢板的厚度为50mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C:0. 04%，Si: 0. 10%,Mn：1, 20%,Nb：0. 01%,Ti：0. 005%,V：0. 04%,Ni：0. 20%,Cu：0. 20%,Cr：0. 20%,P： 0. 006%，S:0. 003%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0020] 1)加热工艺：将钢坯加热到1180~1200°C，钢坯厚度为200毫米，加热总时间为 260分钟； 2)乳制工艺：乳制分为二阶段，第一阶段开乳温度为1000°C，其中三道次压下率分别 为14%，15%，15% ;计算得Ac3温度为875°C，第二阶段开乳温度为795°C，累计压下率50%。
[0021] 3)冷却工艺：钢板乳后入水冷却，终冷温度为495°C，冷却速度15°C/s。
[0022] 钢板拉伸和冲击性能如表1所示： 表1钢板的拉伸和冲击性能
实施例2