技术领域本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种正火船体用结构钢板及其制备方法。
背景技术：
新世纪以来，国内船舶制造业发展迅速，造船完工量、新接订单量、手持订单量多年来均位居世界前列，对船板的需求始终处于较高水平。近年来受经济危机影响，船舶制造业对船板的需求有所减少，同时对船板质量要求越来越高，船板市场竞争更加激烈。在此背景下，高质量低成本船板的研发和推广是大势所趋。公告号为CN101701326B的专利公开了一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，厚规格高强高韧船板钢按重量百分比由以下成分组成：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。该专利添加0.15-0.40%的贵重合金Ni，合金成本较高，难以适应当前船板市场竞争形势的需要。公告号为CN102286693B的专利公开了一种厚规格船板钢的制备方法，按重量百分比计，包括以下组分：C0.09-0.14%；Si0.15-0.40%；Mn1.00-1.45%；P≤0.015%；S≤0.010%；Nb0.020-0.045%；Ti0.010-0.025%；V0.020-0.045%；Ni0.20-0.45%；Cu0.10-0.30%；Al0.020-0.050%；以及余量的Fe和不可避免的杂质。该专利添加0.10-0.30%的Cu，合金成本较高，且钢板易产生裂纹。
技术实现要素：
针对以上不足，本发明提供了一种正火船体用结构钢板及其制备方法，采用Nb、V、Ti细化晶粒元素、300mm厚度连铸坯、正火工艺生产355MPa级高强度船板，生产成本低，力学性能稳定。本发明技术方案如下：一种正火船体用结构钢板，其厚度规格为60-80mm，钢板化学成分质量百分比为：C0.12-0.18%，Si0.20-0.50%，Mn1.20-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als0.015-0.050%，Nb0.020-0.060%，V0.030-0.070%，Ti0.005-0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明钢板中各合金成分的作用机理如下：碳：C是钢铁材料传统、经济的强化元素，对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很大。随碳含量的增加，强度提高，而冲击韧性则明显下降，并对焊接性能产生不利影响。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.12-0.18%。硅：Si是炼钢主要的脱氧元素，为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05%以上，但若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.20-0.50%。锰：Mn是保证钢的强度和韧性的必要元素，也是良好的脱氧剂，但锰含量过高会造成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题，并对钢板的焊接性能产生不利影响。因此优选Mn含量为1.2-1.60%。磷：P是造成钢较严重偏析的有害元素，增加钢的脆性，尤其是低温脆性，对冲击韧性带来不利影响，本发明的P含量控制在0.015%以下。硫：S是残存在钢中的有害元素之一，会增加钢的热脆性，降低钢的延展性及韧性，对焊接也有不利影响。本发明的S含量控制在0.005%以下。铝：Al是一种强脱氧剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，但超过0.08%时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。因此优选Al含量为0.015-0.050%。铌：Nb和碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极稳定的化合物。Nb能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，能提高钢的强度和韧性。本发明的Nb含量控制在0.020-0.060%。钒：V能细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和低温韧性，改善钢的焊接性能，也能增加钢的热强性和蠕变的抗力。但钒含量不宜过高，过高则降低钢的韧性，不利于钢的蠕变性能。本发明的V含量控制在0.030-0.070%。钛：Ti不仅能提高钢的强度、细化晶粒、降低时效敏感性和冷脆性，而且少量的钛还能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而发挥作用，小于0.005%时效果小，超过0.04%时易形成大颗粒TiN而失去效果。因此优选Ti含量为0.005-0.020%。本发明一种正火船体用结构钢板的生产工艺流程为：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。其中，所述高炉铁水步骤，铁水中P≤0.09%，S≤0.030%，预脱硫后S≤0.005%；钢水经LF精炼、RH真空处理，真空保压时间≥15min，软吹时间≥15min；将钢水浇铸成300mm厚板坯。本发明中，板坯装炉加热步骤中加热时间0.9-1.0min/mm，出炉温度1080-1180℃；4300轧机控轧包括粗轧阶段和精轧阶段，所述的粗轧阶段保证有2个以上道次压下量≥30mm；精轧阶段保证终轧温度控制在780-800℃；轧制完成后立即水冷，Mulpic控冷条件为：终冷温度控制在580-620℃，冷却速率4-8℃/s；正火热处理温度880-900℃，保温时间1.5min/mm。本发明的有益效果为：可生产钢板的厚度规格为60-80mm，采用Nb、V、Ti细化晶粒元素、300mm厚度连铸坯、正火工艺生产EH36级高强度船板，生产成本低，力学性能稳定：上屈服强度360-440MPa，抗拉强度500-580MPa，断后伸长率24-32%，-40℃下夏比V型纵向冲击功平均在150J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在40%以上。具体实施方式下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。实施例1一种正火船体用结构钢板及其制备方法根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在210吨转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成300mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上轧制60mm钢板。钢板的化学成分为：C0.16%，Si0.32%，Mn1.50%，P0.012%，S0.003%，Als0.031%，Nb0.041%，V0.058%，Ti0.016%。其生产工艺流程为：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。具体如下：（1）铁水P0.08%，S0.028%，预脱硫后S0.004%；（2）钢水经LF精炼、RH真空处理，真空保压时间16min，软吹时间16min；（3）将钢水浇铸成300mm厚板坯，下线堆垛缓冷，并进行清理；（4）板坯装炉加热，加热时间280min，出炉温度1150℃；（5）粗轧阶段保证有2个以上道次压下量≥30mm；（6）精轧阶段保证终轧温度：终轧温度控制在790℃；（7）轧制完成后立即水冷，终冷温度控制在600℃，冷却速率5.8℃/s。（8）正火热处理温度895℃，保温时间90min。钢板的性能情况见表1。表1钢板的性能情况实施例2一种正火船体用结构钢板及其制备方法根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在210吨转炉上冶炼钢水，将钢水浇铸成300mm厚板坯，在4300mm宽厚板轧机上轧制80mm钢板。钢板的化学成分为：C0.16%，Si0.32%，Mn1.50%，P0.012%，S0.003%，Als0.031%，Nb0.041%，V0.058%，Ti0.016%。其生产工艺流程为：高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→板坯下线堆垛缓冷→板坯清理→板坯再加热→4300轧机控轧→Mulpic控冷→探伤→正火热处理→成品取样检验→入库。具体如下：（1）铁水P0.08%，S0.028%，预脱硫后S0.004%；（2）钢水经LF精炼、RH真空处理，真空保压时间16min，软吹时间16min；（3）将钢水浇铸成300mm厚板坯，下线堆垛缓冷，并进行清理；（4）板坯装炉加热，加热时间285min，出炉温度1160℃；（5）粗轧阶段保证有2个以上道次压下量≥30mm；（6）精轧阶段保证终轧温度：终轧温度控制在788℃；（7）轧制完成后立即水冷，终冷温度控制在590℃，冷却速率5.6℃/s。（8）正火热处理温度890℃，保温时间120min。钢板的性能情况见表2。表2钢板的性能情况。