专利名称：耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板及生产方法
技术领域：
本发明涉及一种金属冶金技术，具体说，涉及一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板及生产方法。
背景技术：
目前造船产量的大幅增长，船舶大型化、专业化使得对低合金高强度钢的需求大幅增加。随着船舶和海洋工程的不断发展，特别是对大陆架近海石油开发力度的加大，各国船级社都在耐海水腐蚀的低合金高强度钢的研制上投入大量的资金，使低合金高强度钢向微量合金化方向发展，并形成强韧匹配的等级系列。另一方面，大型船舶为了减轻自重、增加载重、提高船舶整体性能，也力求增加高强度船板用量。如采用屈服强度为400MPa的高强度船板取代普通强度船板，自重可减少四分之一以上。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，具有良好塑性、低温冲击韧性和高强度的特点。技术方案如下:一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，其化配比组分的重量百分比为 C:0.06 0.10%, Si:0.2 0.45%, Mn:1.20 1.55%, P 彡 0.030%, S 彡 0.025%,Alt 彡 0.015%,Nb:0.020 0.035% ,T1:彡 0.02%,V:0.05 0.10%, Re ( 0.010%，其余
为Fe和夹杂。`进一步:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.075，Si为0.350，Mn为1.450，P 为 0.015，S 为 0.005，Alt 为 0.029，Nb 为 0.030，Ti 为 0.012，V 为 0.064。进一步:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.069，Si为0.290，Mn为1.501，P 为 0.012，S 为 0.004，Alt 为 0.025，Nb 为 0.025，Ti 为 0.009，V 为 0.057。进一步:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.064，Si为0.246，Mn为1.470，P 为 0.011，S 为 0.005，Alt 为 0.022，Nb 为 0.027，Ti 为 0.007，V 为 0.052。本发明所解决的另一个技术问题是提供一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，生产的钢板具有良好塑性、低温冲击韧性和高强度的特点。技术方案如下:一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，包括:按照化配比组分进行冶炼，并浇铸成钢锭，其化配比组分的重量百分比为C:
0.06 0.10 %，S1:0.2 0.45 %，Mn:1.20 1.55 %，P 彡 0.030 %，S 彡 0.025 %,Alt 彡 0.015%, Nb:0.020 0.035%，T1:彡 0.02%，V:0.05 0.10%, Re ( 0.01%，其余为Fe和夹杂；将钢锭轧制成钢板；钢锭采用加热温度1150 1230°C，保温时间在120 180分钟；采用两阶段轧制工艺，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1080 1180°C，至少有两道次压下率大于20% ;第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度900 930°C，至少有两道次压下率大于15%，中间坯厚度不小于产品厚度的2.6倍，终轧温度为820 860 0C ；冷却钢板；钢板进入冷却装置，终冷温度550 610°C，出水后冷床冷却，形成钢板。进一步:将钢锭加热至1220°C，保温160分钟，在中式轧机上进行轧制，开轧温度在1150°C，至少有两道次大于20%，当中间坯厚度为47mm时，在辊道上待温至910 930°C ；进行第二阶段轧制，终轧温度为820 860°C，成品钢板厚度为18mm ;轧制结束后，钢板进入冷却装置，终冷温度550 600°C，出水后冷床冷却。进一步:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.075，Si为0.350，Mn为1.450，P 为 0.015，S 为 0.005，Alt 为 0.029，Nb 为 0.030，Ti 为 0.012，V 为 0.064。进一步:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.069，Si为0.290，Mn为1.501，P 为 0.012，S 为 0.004，Alt 为 0.025，Nb 为 0.025，Ti 为 0.009，V 为 0.057。进一步:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.064，Si为0.246，Mn为1.470，P 为 0.011，S 为 0.005，Alt 为 0.022，Nb 为 0.027，Ti 为 0.007，V 为 0.052。技术效果包括:利用本发明技术生产的钢板，具有良好塑性、低温冲击韧性和高强度的特点。利用本发明技术方案生产的钢的突 出优势是在“低碳、中锰、铌钒钛微合金化”基础上，通过加入稀土改变钢中夹杂物形态，从而提高高强度船体结构用钢板的塑性和低温冲击韧性能。与国内同行业级别产品相比，低温冲击韧性有所提高。
具体实施例方式在市场激烈竞争的今天，产品质量及优越的特性是产品立足市场的根本所在，本发明目的是提供一种高性价比的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板及生产方法。下面结合优选实施例，对本发明技术方案的主要工艺参数及原理作详细说明。本发明的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，包括以下步骤:1、按照设定化配比组分进行冶炼，并浇铸成钢锭。化配比组分为(重量％)C:0.06 0.10%，Si:0.2 0.45%，Mn: 1.20 1.55%，P^0.030%,S^0.025%,Alt ^ 0.015%,Nb:0.020 0.035%,Ti 0.02%,V:0.05
0.10%, Re ( 0.01%，其余为Fe及不可避免的夹杂。本发明中所选用的微合金元素(铌Nb、钒V、钛Ti)在本发明钢中的作用:铌通过两种途径细化品粒。一是铌对奥氏体的再结晶有明显延迟作用，提高完全再结晶温度，防止再结晶奥氏体晶粒长大；二是随着轧制温度的降低，铌的碳、氮化物可在奥氏体向铁素体转变前弥析出，成为铁素体的形核质点，使铁素体在较小过冷度下形成，不易长大。从而细化了铁素体晶粒。由于上述因素单独或组合作用，铌无论在正火或控轧钢中都可表现出强烈的细化晶粒效果，而加入量0.02 0.04%即可达到细化晶粒的目的。钒不仅可通过形成氮化钒来细化铁素体晶粒(氮化钒有高的促进铁素体形核能力)，而且有明显的析出强化作用。钛除了能产生沉淀强化作用之外，还可通过形成熔点很高的氮化钛质点，有效抑制奥氏体晶粒长大，对于提高焊接性能极为重要。稀土 Re (混合稀土金属包芯线)的加入，使钢的内锈层致密，而且与基体的结合力变强，不易脱离，可以阻止大气中和的扩散，从而降低了腐蚀速度。在一系低合金高强度钢中加入稀土可以显著改善钢的冷弯性能、冲击性能、低温冲击韧性和耐磨性，大大改善了钢的加工性能并提高其使用寿命。2、将钢锭轧制成钢板。钢锭采用加热温度1150 1230°C，保温时间在120 180分钟；采用两阶段轧制工艺，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1080 1180°C，至少有两道次压下率大于20% ；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度900 930°C，至少有两道次压下率大于15%，中间坯厚度不小于产品厚度的2.6倍，终轧温度为820 860°C。目的是为了保证其在未再结晶区有足够的变形量，在变形的奥氏体内有更高密度的位错累计，为铁素体相变提供更有利的形核条件。较大的变形也有利于的碳氮化合物的析出，由于变形诱导析出的作用，较大的道次变形率将有利于析出物的形成并且使其更加细小和弥散，同时，细小和弥散的析出物及其钉扎作用为铁素体提供高密度的形核地点并且阻止其长大和粗化，这对于钢的强度与韧性都起到有利的作用。3、钢板的冷却。
轧制结束后，钢板进入冷却装置，终冷温度550 610°C，出水后冷床冷却，形成具有良好塑性、低温冲击韧性的高强度船体结构用钢板。根据轧钢节奏的快慢， 冷却形式做出灵活调整。由于钢板在轧制过程中积累了密度很高的位错和极高的应变能，高密度的位错将与析出物粒子相互作用，在轧制完成至加速冷却的空冷驰豫过程中，这种相互作用促使在奥氏体晶粒内部形成大量细小的多边形位错胞结构，原子在位错墙上的偏聚以及终得到晶粒细小且均匀的铁素体和珠光体组织。通过合理的化学成分设计，并经过稀土处理后，采取上述工艺后，屈服强度大于355Mpa，抗拉强度490 630Mpa，延伸率不小于21 %，_40°C冲击功大于100J。下面通过一个具体实施例，对本发明技术方案作进一步详细说明。按表I所示的化学成分冶炼,并烧铸成钢锭； 表I本发明钢的化学成分，wt%
权利要求
1.一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，其特征在于:其化配比组分的重量百分比为 C:0.06 0.10%，S1:0.2 0.45%，Mn:1.20 1.55%，P 彡 0.030%,S ^ 0.025 %, Alt 彡 0.015 %, Nb:0.020 0.035 %，T1:彡 0.02 %，V:0.05 0.10%,Re ( 0.010%,其余为Fe和夹杂。
2.按权利要求1所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，其特征在于:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.075，Si为0.350,Mn为1.450，P为0.015，S为0.005，Alt 为 0.029，Nb 为 0.030，Ti 为 0.012，V 为 0.064。
3.按权利要求1所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，其特征在于:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.069，Si为0.290，Mn为1.501，P为0.012，S为0.004，Alt 为 0.025，Nb 为 0.025，Ti 为 0.009，V 为 0.057。
4.按权利要求1所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，其特征在于:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.064，Si为0.246，Mn为1.470，P为0.011，S为0.005，Alt 为 0.022，Nb 为 0 .027，Ti 为 0.007，V 为 0.052。
5.一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，包括: 按照化配比组分进行冶炼，并浇铸成钢锭，其化配比组分的重量百分比为C:0.06 0.10%，S1:0.2 0.45%，Mn:1.20 1.55%，P 彡 0.030%，S 彡 0.025%,Alt 彡 0.015%,Nb:0.020 0.035%，T1:彡 0.02%，V:0.05 0.10%, Re ( 0.01%，其余为 Fe 和夹杂； 将钢锭轧制成钢板；钢锭采用加热温度1150 1230°C，保温时间在120 180分钟；采用两阶段轧制工艺，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1080 1180°C，至少有两道次压下率大于20% ;第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度900 930°C，至少有两道次压下率大于15%，中间坯厚度不小于产品厚度的2.6倍，终轧温度为820 860 0C ； 冷却钢板；钢板进入冷却装置，终冷温度550 610°C,出水后冷床冷却，形成钢板。
6.按权利要求5所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，其特征在于:将钢锭加热至1220°C，保温160分钟，在中式轧机上进行轧制，开轧温度在1150°C，至少有两道次大于20%，当中间坯厚度为47mm时，在辊道上待温至910 930°C;进行第二阶段轧制，终轧温度为820 860°C，成品钢板厚度为18mm。轧制结束后，钢板进入冷却装置，终冷温度550 600°C，出水后冷床冷却。
7.按权利要求5或者6所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，其特征在于:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.075，Si为0.350，Mn为1.450，P为 0.015，S 为 0.005，Alt 为 0.029，Nb 为 0.030，Ti 为 0.012，V 为 0.064。
8.按权利要求5或者6所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，其特征在于:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.069，Si为0.290，Mn为1.501，P为 0.012，S 为 0.004，Alt 为 0.025，Nb 为 0.025，Ti 为 0.009，V 为 0.057。
9.按权利要求5或者6所述的耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法，其特征在于:所述化配比组分的重量百分比中，C为0.064，Si为0.246，Mn为1.470，P为 0.011，S 为 0.005，Alt 为 0.022，Nb 为 0.027，Ti 为 0.007，V 为 0.052。
全文摘要
本发明公开了一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板，其化配比组分的重量百分比为C0.06～0.10％，Si0.2～0.45％，Mn1.20～1.55％，P≤0.030％，S≤0.025％，Alt≥0.015％，Nb0.020～0.035％，Ti≤0.02％，V0.05～0.10%，Re≤0.010%，其余为Fe和夹杂。本发明还公开了一种耐冲击稀土微合金化高强度船体结构用钢板的生产方法。利用本发明技术生产的钢板，具有良好塑性、低温冲击韧性和高强度的特点。
文档编号B21B37/74GK103088259SQ20131003490
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者徐强, 乔团结, 乔林锁, 付学义 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司