专利名称：一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种船板钢及其生产方法，具体的说是一种厚规格高强高韧船板钢及
其生产方法。
背景技术：
目前，随着经济的发展，能源、原材料的需求不断增加，国际间经济往来更加频繁， 海洋运输带来了造船业蓬勃发展。船用钢板在造船原材料中占相当大的比例，为降低成本、 提高运输量、扩大活动范围，大型化、轻量化、优良焊接性和高的低温冲击韧性是造船用钢 板的发展趋势。综合考虑强度、韧性和制造成本等因素，350 400Mpa级宽厚规格船板仍有 很大需求空间。 对于宽厚高强船板的生产，普遍工艺是采用添加微合金元素配合控轧控冷等手段 来实现，以满足强度和低温韧性的要求。但仍存在诸多问题Cu、Nb等合金元素价格昂贵使 得生产成本大大提高；铸坯厚度较大给连铸均匀性带来困难；宽厚轧件变形抗力较大，对 轧机设备要求苛刻；控冷过程中温度梯度引起组织不均，沿厚度方向上性能不一，心部低温 冲击韧性不足；板型尺寸控制等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术存在的缺点，提出一种厚规格 高强高韧船板钢及其生产方法，生产出的船板钢具有低压縮比，良好的组织均匀性，较高的 强度、韧性和延伸率。
本发明解决以上技术问题的技术方案是 —种厚规格高强高韧船板钢，按重量百分比包括以下成分C :0. 09 0. 14%、Si : 0. 2 0. 4%、 Mn :1. 1 1. 6%、 P :0. 007 0. 015%、 Ti :0. 001 0. 005%、 S :0. 0015 0. 003%、Cu :0. 20 0. 35%、Ni :0. 15 0. 40%、Mo :0. 002 0. 10%、Nb :0. 02 0. 05%、 Cr :0. 002 0. 15%、 V :0. 007 0. 060%，余量为Fe及不可避免的夹杂。
厚规格高强高韧船板钢的工艺包括以下步骤 (1)铸坯堆冷72 96小时后对坯料进行均热处理，温度控制在1200 1250°C ，
温度均匀性控制在5 2(TC，加热时间12 14min/cm，均热时间30 50min，使钢中的合
金元素充分回溶，发挥其强韧化作用，保证最终成品成份及性能的均匀性； (2)对出炉后的板坯进行高压水除磷处理，去除板坯在加热过程中所产生的氧化
铁皮； (3)对除磷后的坯料立即进行两阶段控制轧制，所述两阶段控制轧制为再结晶区 轧制和未再结晶区轧制，再结晶区轧制，变形速率大于3s—、累积变形量大于60% ，终轧温 度控制在1050 108(TC范围内，得到中间坯，中间坯待温厚度(mm)为1.4 1.5倍成品厚 度，空冷到890士15t:，再进行未再结晶区轧制；未再结晶区轧制压縮比保持在1.45 1.55 倍，终轧温度控制在810 83(TC范围之内；
(4)对终轧后厚规格船板进行层流冷却，冷却速度范围控制在6-20°C /s以内，获 得较小的铁素体_珠光体晶粒，终冷温度控制在680 70(TC范围内，将层流冷却后的钢板 尽快下线堆冷，使合金元素充分扩散，有利于沿板厚组织性能均匀以及较高的冲击韧性；
(5)对冷至室温船板要进行正火处理，正火温度91(TC 士5t:，升温速率1.45 1. 55min/mm，保温时间(min)为1. 0 1. 2倍成品厚度。 本发明采用添加少量钼、铜、镍、铬的成份设计，结合实际设备能力，对控制轧制中 两阶段轧制压下量的分配提出了具体的工艺指标，根据再结晶区轧制压下量对细化奥氏体 的影响规律，确定中间坯待温温度区间和未再结晶区轧制的压縮比，优化轧后冷却的速度 范围，均匀化组织，确定最佳正火温度及时间，实现良好组织均匀性、高强度、高延伸率和较 好的低温韧性。 本发明的优点是本发明可基于炉巻轧机生产的厚规格高强高韧正火E36船板； 本发明的船板钢具有低压縮比对坯料进行两阶段控轧，即再结晶区轧制和未再结晶区轧 制，充分考虑轧机能力，设定最佳变形温度和变形量，在再结晶区变形，随变形量的增加，奥 氏体再结晶晶粒细化效果明显，变形速率在大于3s—、粗轧终轧温度在105(TC左右，在未再 结晶区进一步压下变形，奥氏体晶粒被压扁，获得足够的相变形核部位和畸变能，有助获得 细小组织，采用150mm的铸坯可以生产60mm后的E36成品高强船用钢板；本发明的船板钢 具有良好的组织均匀性轧态板坯沿板厚方向存在轻微的组织不均，经过正火处理后均匀 性得到明显改善；本发明的船板钢具有较高的强度、韧性和延伸率船板沿厚度方向1/4处 以及心部屈服强度o s > 355Mpa，相当一部分超过400Mpa，抗拉强度o b > 490MPa，延伸率 W > 26%， -60"夏比冲击功> IOOJ，部分冲击功在200J以上。
图1为实施例1中板坯表面处的光学金相组织图片。 图2为实施例1中板坯1/4处的光学金相组织图片。 图3为实施例1中板坯心部的光学金相组织图片。 图4为实施例1正火后的金相组织图片。 图5为实施例2中板坯表面处的光学金相组织图片。 图6为实施例2中板坯1/4处的光学金相组织图片。 图7为实施例2中板坯心部的光学金相组织图片。 图8为实施例2正火后的金相组织图片。
具体实施方式
实施例一 本实施例是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，将成分按重量百分数计C 0.1133%、Si 0.312%、Mn 1.4812%、Ni 0.228%、Cu 0.0337%、Mo 0.005%、Nb 0.028%、 Ti 0. 004%、P 0. 0083%、S 0. 0019%、Cr 0. 0734%、V 0. 0436%，余量为Fe及不可避免夹 杂，连铸厚度为150mm的坯料。 铸坯堆冷72小时以上，把坯料在120(TC均热，温度均匀性小于2(TC，加热速度 12 14min/cm，保温30 50min后进行高压水除磷，进行两阶段控轧。再结晶区精轧温度是106(TC，变形速率为3s—、4道次变形量为60X，中间坯厚度控制在90mm。未再结晶区轧 制开轧温度为84(TC，经3道次轧制后，达到最终产品厚度60mm，压縮比为2. 5，终轧温度为 805 。C。 终轧后进行空冷，板坯尽快下线堆冷，堆冷温度> 600°C 。 对冷却至室温的板坯进行正火处理，加热速度1. 5min/mm，保温时间72min，然后 进行空冷。 由图1 图4所示，对正火前后的试样金相组织进行对比可以发现，经过正火后 的组织更加均匀细小。对成品进行检测纵向1/2、1/4处-6(TC夏比冲击功分别为168J 和220J，横向1/2、1/4处-6(TC夏比冲击功分别为158J和194J ;按板厚1/2棒样、l/4棒 样和全厚板状试样测得屈服强度分别为355. 22MP、357. 49Mpa和378Mpa，抗拉强度分别为 516. 04MP、522. 31Mpa和505. 39Mpa，延伸率分别为31. 25% 、29. 5%和32. 5%。
从上述实施例可知，本发明宽厚规格高强高韧正火E36船板钢的生产方法，通过 控轧和正火工艺，有效的改善厚度方向上组织均匀性，实现了强度韧性的同步提高。
实施例二 本实施例是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，将成分按重量百分数计，C 0. 1247%、Si 0. 309%、Mn 1.49%、Ni 0. 29%、Cu 0.0385%、Mo 0. 0069%、Nb 0.0332%、 Ti 0. 008%、P 0. 0084%、S 0. 0011%、Cr 0. 0619%、V 0. 049%，余量为Fe及不可避免夹 杂，连铸厚度为150mm的坯料。 铸坯堆冷72小时以上，坯料均热段温度1257t:，温度均匀性小于2(TC，加热速度 12 14min/cm，保温30 50min后进行高压水除磷，进行两阶段控轧。再结晶区开轧温度 是1075t:，变形速率为3s—、5道次变形量为65X，中间坯厚度控制在90mm。未再结晶区轧 制开轧温度为85(TC，经4道次轧制后，达到最终产品厚度60mm，压縮比为2. 5，终轧温度为 830°C。 终轧后进行适当层流冷却，冷却速度为15°C /s，终冷温度685°C ，板坯尽快下线堆 冷，堆冷温度> 600°C。 对冷却至室温的板坯进行正火处理，加热速度1. 5min/mm，保温时间72min，然后 进行空冷。 由图5 图8可知，对正火前后的试样金相组织进行对比可以发现，经过正火后的
组织更加均匀。对成品进行检测纵向1/2、1/4处-6(TC夏比冲击功分别为103J和136J，横
向1/2、 1/4处-60°〇夏比冲击功分别为104J和116J ;按板厚1/2棒样、1/4棒样和全厚板状
试样测得屈服强度分别为365. 75MP、357. 45Mpa和385. 89Mpa，抗拉强度分别为540. 33MP、
538. 93Mpa和517. 72Mpa，延伸率分别为27. 50% 、26. 50%和29. 82%。 从上述实施例可知，本发明厚规格高强高韧正火E36船板钢的生产方法，通过控
轧控冷和正火工艺，有效的改善厚度方向上组织均匀性，实现了高强高韧的目的。 本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均
落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
一种厚规格高强高韧船板钢，其特征在于按重量百分比包括以下成分C0.09～0.14％、Si0.2～0.4％、Mn1.1～1.6％、P0.007～0.015％、Ti0.001～0.005％、S0.0015～0.003％、Cu0.20～0.35％、Ni0.15～0.40％、Mo0.002～0.10％、Nb0.02～0.05％、Cr0.002～0.15％、V0.007～0.060％，余量为Fe及不可避免的夹杂。
2. —种用于生产权利要求1所述厚规格高强高韧船板钢的工艺其特征在于包括以 下步骤(1) 铸坯堆冷72 96小时后对坯料进行均热处理，温度控制在1200 125(TC，温度 均匀性控制在5 2(TC，加热时间12 14min/cm，均热时间30 50min，使钢中的合金元 素充分回溶；(2) 对出炉后的板坯进行高压水除磷处理，去除板坯在加热过程中所产生的氧化铁皮；(3) 对除磷后的坯料立即进行两阶段控制轧制，所述两阶段控制轧制为再结晶区轧制 和未再结晶区轧制；(4) 对终轧后厚规格船板进行层流冷却，冷却速度范围控制在6-20°C /s以内，终冷温 度控制在680 70(TC范围内，将层流冷却后的钢板尽快下线堆冷，堆冷温度^ 600°C ;(5) 对冷至室温船板要进行正火处理，正火温度910°C ±5°C，升温速率1.45 1. 55min/mm，保温时间为1. 0 1. 2倍成品厚度。
3. 如权利要求2所述的厚规格高强高韧船板钢的工艺，其特征在于所述步骤(3)中， 再结晶区轧制，变形速率大于3s—、累积变形量大于60%，终轧温度控制在1050 1080°C 范围内，得到中间坯，中间坯待温厚度为1.4 1.5倍成品厚度，空冷到890士15t:，再进行 未再结晶区轧制；未再结晶区轧制压縮比保持在1. 45 1. 55倍，终轧温度控制在810 830。C范围之内。
全文摘要
本发明涉及一种船板钢及其生产方法，是一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，本发明采用添加少量钼、铜、镍、铬的成份设计，再结晶区轧制，变形速率在大于3s，变形量大于60％；未再结晶区轧制，压缩比保持在1.5倍左右，获得足够的相变形核点，为正火做准备。冷却采用6～20℃/s的冷却速度，终冷温度在680～700℃范围内。冷却后的轧件尽快下线堆冷，堆冷温度≥600℃。冷至室温的钢板进行正火处理，正火温度910±5℃，保温时间1.0～1.2H，空冷至室温。最终得到细小均匀的铁素体和珠光体组织，材料强韧性得到同步提高。最终产品的屈服强度σs≥355MPa，抗拉强度σb≥490MPa，延伸率Ψ≥26％，(-60℃)夏比冲击功≥100J。
文档编号B21B37/74GK101701326SQ20091021335
公开日2010年5月5日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者尹雨群, 徐耀文, 朱爱玲, 武会宾 申请人:南京钢铁股份有限公司