专利名称：一种低温高韧性船板钢及其生产方法
技术领域：
本发明属于钢冶炼技术领域，具体涉及一种低温高韧性船板钢及其生产方法。
背景技术：
船板钢主要用于制造船舶的船体和甲板，由于船舶工作环境的特殊，因此对船板 钢性能的要求比较严格，首先要求具有良好的低温冲击韧性，其次要有较高的屈服强度。随 着造船产量的大幅增长，以及船舶大型化、专业化和高技术含量的要求，造船用钢的趋势为 船舶用钢的宽度、厚度大型化，质量进一步提高，品种更多。现在船板钢的厚度都比较小，不 能满足将来的使用要求，且低温冲击韧性和屈服强度都比较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温高韧性船板钢，该船板钢的厚度为110mm，其屈服 强度高，低温冲击韧性良好。本发明的目的还在于提供一种低温高韧性船板钢的生产方法。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是一种低温高韧性船板钢，其成分 质量百分比为c 彡 0. 16%,Si 0. 10% 0. 50%,Mn 0. 90% 1. 60%,P 彡 0. 025%,S 彡 0. 025%,Ni 彡 0. 80%,Cr 彡 0. 20%,Cu 彡 0. 35%,Mo 彡 0. 08%,Nb 彡 0. 05%,Ti ^ 0. 02%，其余为Fe和不可避免杂质。优选地，船板钢的成分质量百分比为C:0. 10% 0. 15%、Si :0. 20% 0.30%、 Mn :1. 30% 1. 50%、P 彡 0. 015%、S 彡 0. 015%、Ni 0. 20% 0. 40%、Cr 0. 04% 0. 15%,Cu 0. 05% 0. 20%,Mo 0. 005% 0. 02%,Nb 0. 015% 0. 03%,Ti 0. 002%
0.01%,其余为Fe和不可避免杂质。一种低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤(1)冶炼工艺将含有质量百分比为C 彡0. 16%、Si 0. 10% 0. 50%、Mn 0. 90 % 1. 60 %、P 彡 0. 025 %、S 彡 0. 025 %、Ni 彡 0. 80 %、Cr 彡 0. 20 %、Cu ^ 0. 35%,Mo ^ 0. 08%,Nb ^ 0. 05%,Ti ^ 0. 02%成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精 炼炉精炼，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0 0. 5乇，真空保持15 25分钟时 破坏真空；(2)浇铸工艺真空破坏后温度保持为1330 1340°C，进行浇铸；(3)加热工艺低速烧钢，1000°C以下升温速度为80 100°C /h，加热至1260°C， 加热时间12min/mm ；(4)轧制工艺采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930 1050°C之间进行，道次 压下量为10 25%，累计压下率70 80%，第二阶段的开轧温度不高于910°C，终轧温度 为820 860°C，累计压下率30 50% ；(5)矫直和抛丸工艺经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；(6)淬火工艺加热温度为920 940°C，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min ；(7)热处理工艺正火处理，正火温度为900 920°C，加热时间为2. 0 2. 5min/ mm,水冷,冷却辊速25 35m/min ；(8)切割钢板，即得成品钢板。其中，步骤(7)中，水冷时，上下集管水体积比为1 (2 3)。在本发明的低温高韧性船板钢中，各化学成分的作用是C对钢的强度、低温冲击 韧性、焊接性能具有显著影响，C含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大 冶炼控制难度，C含量过高会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力；Si在炼钢过程中作 为还原剂和脱氧剂，Si和Mo、Cr等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，但若超过0. 5% 时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能；Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的 淬透性，改善钢的热加工性能，且价格低廉；M能提高钢的强度，同时也增强钢的塑性和韧 性；Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时降低钢的塑性和韧性；Cu与M共存，产生 析出相Ni3Cu对钢的高温蠕变性能有利；Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作 用，并可提高钢的淬透性，Mo和Nb同时存在时，Mo可增大对钢轧制过程中奥氏体再结晶的 抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化；Nb的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒 细化，同时可提高强度和韧性，在Mo存在条件下，Nb在控轧过程中可通过抑制奥氏体再结 晶有效地细化显微组织，Nb还可以降低钢的过热敏感性及回火脆性，改善焊接性能；Ti能 形成细小的Ti的碳化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化而得到 较为细小的奥氏体显微组织，Ti能提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性，阻止了游离 氮对钢的淬透性产生的不利影响；P和S在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆 性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，S降低钢的延展性和韧性，在锻造 和轧制时会造成裂纹，因此应尽量减少P和S在钢中的含量。本发明钢板的化学成分设计合理，且成本低，生产的钢板厚度大，达110mm，钢板 强度高，Re彡350MPa, Rm彡480MPa, A5/%彡35，低温冲击韧性良好，-60°C纵向冲击功 》250J。该钢的生产工艺简单，产品性能稳定，质量波动小。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作具体说明。实施例1低温高韧性船板钢，船板钢的成分质量百分比为C:0. 11%, Si 0. 26%, Mn 1. 50%, P 0. 008%, S :0. 003 %、Ni :0. 40 %, Cr :0. 06 %, Cu :0. 05 %, Mo :0. 009 Nb 0. 03%,Ti :0. 003%，其余为Fe和不可避免杂质。低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤(1)冶炼工艺将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完 毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度0. 5乇， 真空保持25分钟时破坏真空；(2)浇铸工艺真空破坏后温度保持为1330 1340°C，进行浇铸；(3)加热工艺低速烧钢，1000°C以下升温速度为100°C/h，加热至1260°C，加热时 间 12min/mm ；
(4)轧制工艺采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930 1050°C之间进行，道次 压下量为25%，累计压下率80%，第二阶段的开轧温度900°C，终轧温度为820°C，累计压下 率 50% ；(5)矫直和抛丸工艺经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；(6)淬火工艺加热温度为940°C，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/ min ；(7)热处理工艺正火处理，正火温度为920°C，加热时间为2. Omin/mm,水冷，上下 集管水体积比为1 2，冷却辊速35m/min ；(8)切割钢板，即得成品钢板，厚度为110mm。实施例2低温高韧性船板钢，船板钢的成分质量百分比为C:0. 10%, Si 0. 20%, Mn 1. 42%, P 0. 009%, S :0. 003 %、Ni :0. 27 %, Cr :0. 04 %, Cu :0. 20 %, Mo :0. 020 Nb
0.022%, Ti :0. 002%，其余为Fe和不可避免杂质。低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤(1)冶炼工艺将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完 毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0. 5kg/吨钢，真空度0. 4乇， 真空保持15分钟时破坏真空；(2)浇铸工艺真空破坏后温度保持为1330 1340°C，进行浇铸；(3)加热工艺低速烧钢，1000°C以下升温速度为80°C /h，加热至1260°C，加热时 间 12min/mm ；(4)轧制工艺采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930 1050°C之间进行，道次 压下量为10%，累计压下率70%，第二阶段的开轧温度900°C，终轧温度为860°C，累计压下 率 30% ；(5)矫直和抛丸工艺经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；(6)淬火工艺加热温度为920°C，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/ min ；(7)热处理工艺正火处理，正火温度为900°C，加热时间为2. 5min/mm,水冷，上下 集管水体积比为1 3，冷却辊速25m/min ；(8)切割钢板，即得成品钢板，厚度为110_。实施例3低温高韧性船板钢，船板钢的成分质量百分比为C:0. 15%, Si 0. 30%, Mn
1.30%, P 0. 009%, S :0. 003 %、Ni :0. 20 %, Cr :0. 15 Cu :0. 12%, Mo :0. 005 Nb 0.015%,Ti :0. 01%，其余为Fe和不可避免杂质。低温高韧性船板钢的生产方法，包括如下步骤(1)冶炼工艺将含有上述成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼完 毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0. 7kg/吨钢，真空度0. 45 乇，真空保持20分钟时破坏真空；(2)浇铸工艺真空破坏后温度保持为1330 1340°C，进行浇铸；(3)加热工艺低速烧钢，1000°C以下升温速度为80°C /h，加热至1260°C，加热时间 12min/mm ；(4)轧制工艺采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930 1050°C之间进行，道次 压下量为20%，累计压下率70%，第二阶段的开轧温度910°C，终轧温度为840°C，累计压下 率 35% ；(5)矫直和抛丸工艺经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；(6)淬火工艺加热温度为930°C，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/ min ；(7)热处理工艺正火处理，正火温度为910°C，加热时间为2.0min/mm，水冷，上下 集管水体积比为1 3，冷却辊速30m/min ；(8)切割钢板，即得成品钢板，厚度为110mm。对实施例1、实施例2、实施例3制得的成品钢板进行力学性能测试，测试位置为钢 板厚度方向1/4处，测试结果见表1。表1各实施例钢板的力学性能测试数据
权利要求
一种低温高韧性船板钢，其特征在于，船板钢的成分质量百分比为C≤0.16％、Si0.10％～0.50％、Mn0.90％～1.60％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ni≤0.80％、Cr≤0.20％、Cu≤0.35％、Mo≤0.08％、Nb≤0.05％、Ti≤0.02％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的低温高韧性船板钢，其特征在于，船板钢的成分质量百分 比为C 0. 10% 0. 15%、Si 0. 20% 0. 30 %、Mn 30 % 1. 50%、P 彡 0. 015%, S 彡 0. 015 %、Ni :0. 20 % 0. 40 %、Cr :0. 04 % 0. 15 %、Cu :0. 05 % 0. 20 %、Mo :0.005% 0. 02%, Nb 0. 015% 0. 03%, Ti :0. 002% 0. 01%，其余为 Fe 和不可避免杂质。
3.根据权利要求1或2所述的低温高韧性船板钢，其特征在于，船板钢的厚度为 llOmrn。
4.一种权利要求1所述低温高韧性船板钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤(1)冶炼工艺将含有质量百分比为C彡0. 16%、Si :0. 10% 0. 50%,Mn 0. 90% 1.60 %, P ^ 0. 025 %, S ^ 0. 025 %, Ni ^ 0. 80 % , Cr ^ 0. 20 %, Cu ^ 0. 35 %, Mo 彡0. 08%,Nb ^ 0. 05%,Ti ^ 0. 02%成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，精炼 完毕后，吊包VD炉真空处理，真空度0 0. 5乇，真空保持15 25分钟时破坏真空；(2)浇铸工艺真空破坏后温度保持为1330 1340°C，进行浇铸；(3)加热工艺低速烧钢，1000°C以下升温速度为80 100°C/h，加热至1260°C，加热 时间 12min/mm ；(4)轧制工艺采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930 1050°C之间进行，道次压 下量为10 25%，累计压下率70 80%，第二阶段的开轧温度不高于910°C，终轧温度为 820 860°C，累计压下率30 50% ；(5)矫直和抛丸工艺经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；(6)淬火工艺加热温度为920 940°C，加热时间为2min/mm，水冷，冷却辊速为5m/min ；(7)热处理工艺正火处理，正火温度为900 920°C，加热时间为2.0 2. 5min/mm, 水冷,冷却辊速25 35m/min ；(8)切割钢板，即得成品钢板。
5.根据权利要求4所述的低温高韧性船板钢的生产方法，其特征在于，步骤(7)中，水 冷时，上下集管冷却水的体积比为1 (2 3)。
全文摘要
本发明公开了一种低温高韧性船板钢，其成分质量百分比为C≤0.16％、Si0.10％～0.50％、Mn0.90％～1.60％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ni≤0.80％、Cr≤0.20％、Cu≤0.35％、Mo≤0.08％、Nb≤0.05％、Ti≤0.02％，其余为Fe和不可避免杂质，经电炉冶炼、LF炉外精炼、VD炉真空处理、浇铸、加热、控制轧制、矫直、抛丸、淬火、正火、切割，制得成品钢板。本发明钢板的化学成分设计合理，且成本低，生产的钢板厚度大，达110mm，钢板强度高，Re≥350MPa，Rm≥480MPa，A5/％≥35，低温冲击韧性良好，-60℃纵向冲击功≥250J。该钢的生产工艺简单，产品性能稳定，质量波动小。
文档编号C21C5/52GK101876033SQ20091031234
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月26日 优先权日2009年12月26日
发明者侯彩霞, 刘利香, 吴天育, 王亚祺, 高大伟 申请人:舞阳钢铁有限责任公司;河北钢铁集团有限公司