本发明属于钢板制备领域，具体涉及一种基于tmcp工艺改善特厚钢板强韧性能的制备方法。
背景技术：
近年来，随着海洋资源的开发，海洋工程装备、运输向大型化方向发展，推进着结构材料的高强度化和厚型化，从确保整体结构的安全性、防止脆性破坏的角度来看，更需要钢材具有更高的破坏韧性值、高断裂韧化，这样即使出现脆性裂纹，也能停止其传播，确保结构部件的安全。
常见的改善钢板强韧性能的方法，主要是通过晶粒细化的方法，晶粒细化是唯一一种既提高钢的强度又改善韧性的方法。一般实现钢的晶粒细化采用低温大压下工艺形成大量变形带，从而为组织转变提供更多的形核点，并通过后续控制冷却实现要求相变、组织的细化，这种常见工艺在20-40mm较薄规格钢的生产得到实际应用。更厚规格的产品生产时，若仍采用低温大压下工艺，对轧机能力提出了更高要求，否则变形很难渗透到心部，造成厚度方向性能不均匀。为保证强度与韧性，针对厚规格产品更多的是采用热处理工艺生产，通过淬火加回火工艺实现韧性良好的细晶粒钢的生产。
申请号为201110056854.8、专利名称为“屈服强度500mpa级海洋平台结构用厚钢板及制造方法”的专利，公开的是一种为解决高级别海洋平台用钢厚度方向显微组织不均匀、心部低温冲击韧性不足等问题，采用控轧后配合10-13℃/s冷却速率冷至500-600℃，又结合两相区淬火和高温回火达到目的。其淬火加回火工艺存在将前期控轧后又冷却工艺的强化作用抵消的缺陷，存在工艺浪费、工序复杂问题，其组织类型是一种贝氏体的高温回火组织。
申请号为201110341100.7、专利名称为“一种80mm厚低压缩比海洋工程用钢板及其制造方法”的专利，采用控轧控冷方法、然后正火处理的方式，制造的最大厚度为80mm钢板具有高强度、良好z向抗层状撕裂性能和高塑性的特点。这种控轧控冷+正火处理工艺生产的特厚板也存在着正火工艺会将前期控轧冷却工艺的强化作用抵消的缺陷，存在明显的工艺浪费现象，必然造成成本居高不下。
申请号为201110060060.9、专利名称为“强度高、低温韧性高的特厚钢板及其生产方法”的专利，采用控轧工艺生产40-100mm的屈服强度390mpa、抗拉强度大于490mpa、保证-40℃低温韧性达到100j的特厚板。该技术在低强度的低合金钢、船板的生产中应用比较普及，但难以满足更高强度级别、提出阻止裂纹传播要求的高性能钢的要求。
综上，热处理工艺生产特厚板存在工序长、需要配套专用设备、能源消耗大等现实问题，复杂的工序环节需要来回吊运、加工，生产效率低下、所需生产场地较大、生产成本居高不下，迫切需要开发一种强韧性能优异的特厚钢板短流程生产工艺。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种生产的产品钢材性能均匀、强韧性富余量大、断裂韧性提高、成本低廉、工艺简化、易于工业化大批量生产的基于tmcp工艺改善特厚钢板强韧性能的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于tmcp工艺改善特厚钢板强韧性能的制备方法，包括以下步骤：
a)将成分达到要求的250-300mm连铸坯重新进行加热，加热温度为1150-1200℃，加热时间为9-11min/cm；
b)连铸坯轧制成半成品：加热后的矩形连铸坯经粗轧阶段的一次开轧温度为1080-1130℃，间歇轧制温度控制在950-980℃区间；
c)半成品送入精轧机，精确控制精轧阶段的轧制规程，终轧温度780-820℃；
d)轧后钢板一次冷却开始温度大于760℃，二次冷却开始控制在铁素体相变点ar3-30～60℃范围，终冷温度控制在350-400℃。
具体地，所述步骤b)中粗轧阶段的轧制速度控制在0.5-2m/s。
具体地，所述步骤b)中950-980℃的间歇轧制温度范围内，道次变形率控制在15％以上，道次间隔时间控制在30-90秒。
具体地，所述步骤b)中各阶段坯料厚度满足条件：设连铸坯厚度为h，半成品厚度为h，间歇轧制开始时坯料厚度为h1，则三者之间满足条件h/h≥2，h/h1≥1.5.
具体地，所述步骤c)中精轧阶段全过程控制道次间隔时间小于20秒。
具体地，所述步骤d)中一次冷却速率控制在2-5℃/s，二次冷却速率大于18℃/s。
本发明具有以下有益效果：
(1)优化轧制规程实现原始奥氏体组织的超细化，充分发挥细化的原奥氏体对断裂韧性的提高和韧脆转变温度的重要影响作用：充分考虑了影响特厚板轧制效果的因素：变形温度、单道次压下量、道次间隔时间和轧制速度对再结晶的影响规律，在此基础上，体现大压下率低速轧制工艺对心部组织的改善；在再结晶终止温度以上的临界温度(间歇轧制温度区间)时提高变形量与道次间隔时间，充分保证临界温度时也能实现反复再结晶的条件，使得一次轧制的高温大压下阶段再结晶后的等轴的奥氏体继续充分细化，达到控制奥氏体晶粒大小的目的。不仅体现了一次高温轧制阶段再结晶细化对钢材厚度方向的压合、变形渗透作用，提高钢材整个厚度断面的性能均匀性，同时通过间歇轧制阶段温度、压下率与道次间隔时间的配合实现再结晶细化，实现奥氏体晶粒细化的遗传性。
(2)应用高应变积累轧制方式实现相变前奥氏体组织的高储能化：在精轧阶段通过对道次间隔时间进行适当控制，防止变形累积到一定程度时若有足够的道次间隔停留时间，高能低温变形奥氏体组织仍旧能够发生静态再结晶而消耗动能，从而保持住亚临界区非再结晶应变积累的程度，实现相变前奥氏体组织储备大量变形能，为最后相变提供动力学条件。
(3)通过适宜的加速冷却速率与温度的配合在线控制相变过程中的变化，保证组织中获得软硬相组织类型与比例的恒定性：对相变开始、结束温度控制确保获得高温、中温转变产物的适宜形态，保证组织中软硬相比例恒定，发挥软相在提高冲击过程的起裂功，以及裂纹扩展功的作用，实现高断裂韧性性能；比例恒定决定了其应力应变行为的均匀变形特征，保证组织、性能的均匀性以及低屈强比，通过构件整体均匀受力而确保安全。
(4)适宜的加热、轧制、冷却温度控制技术配合，既保证微合金元素的重新固溶与析出的温度要求，又对粗、精轧制阶段控轧温度、变形量、轧制速度、道次时间的合理分配，减少对轧机的依赖程度的同时，在再结晶区域发挥强化控制轧制的功效，使得大厚度钢材获得优异的性能与形状尺寸。
因此本发明创造了改善特厚钢产品强韧性能的工艺技术，钢材直接轧制成材，改变了传统热处理生产工艺；应用本技术生产的厚达85mm的产品性能均匀；创造了细化原始奥氏体晶粒尺寸、增加奥氏体变形积累、采用合理的冷却制度确保组织比例恒定等实用tmcp工艺控制技术；工艺的制定具有独特性，生产的产品钢材性能均匀、强韧性富余量大、断裂韧性提高，开发出低成本、短流程制造技术，实现复杂断裂韧性要求的高强韧钢直接轧制成材技术突破。不仅大大降低了成本，提高了生产效率，而且能很好地满足批量化生产的要求。
附图说明
图1是实施例1中制备的钢板的金相组织图。
图2是实施例2中制备的钢板的金相组织图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
一种基于tmcp工艺改善特厚钢板强韧性能的制备方法，包括以下步骤：
a)将成分达到要求的250-300mm连铸坯重新进行加热，加热温度为1150-1200℃，加热时间为9-11min/cm；
b)连铸坯轧制成半成品：加热后的矩形连铸坯经粗轧阶段的一次开轧温度为1080-1130℃，间歇轧制温度控制在950-980℃区间；
c)半成品送入精轧机，精确控制精轧阶段的轧制规程，终轧温度780-820℃；
d)轧后钢板一次冷却开始温度大于760℃，二次冷却开始控制在铁素体相变点ar3-30～60℃范围，终冷温度控制在350-400℃。
具体地，所述步骤b)中粗轧阶段的轧制速度控制在0.5-2m/s。
具体地，所述步骤b)中950-980℃的间歇轧制温度范围内，道次变形率控制在15％以上，道次间隔时间控制在30-90秒。
具体地，所述步骤b)中各阶段坯料厚度满足条件：设连铸坯厚度为h，半成品厚度为h，间歇轧制开始时坯料厚度为h1，则三者之间满足条件h/h≥2，h/h1≥1.5.
具体地，所述步骤c)中精轧阶段全过程控制道次间隔时间小于20秒。
具体地，所述步骤d)中一次冷却速率控制在2-5℃/s，二次冷却速率大于18℃/s。
实施例1
将成分达到要求的250mm连铸坯重新加热至1150℃，在炉时间4小时。出炉后进入粗轧机进行第一阶段高温轧制，1100℃开轧，轧制速度控制在1.5-1.8m/s，多道次纵轧、展宽至要求的宽度尺寸后，当轧件厚度降到160mm时，控制轧钢节奏，待温度降到960℃时开始间歇轧制，以两道次轧成114mm的半成品，其中控制道次轧制的间隔时间为30秒以上；送入精轧机快速轧制成60mm钢板，道次间隔时间15秒，在810℃结束最终轧制。轧后790℃开始以3℃/s冷速冷到ar3-40℃时，以20℃/s快冷速率冷至400℃。随后空冷至室温制得钢板。
实施例2
将成分达到要求的300mm连铸坯重新加热至1200℃，在炉时间5小时。出炉后进入粗轧机进行第一阶段高温轧制，1120℃开轧，轧制速度控制在0.7-1.2m/s，多道次纵轧、展宽至要求的宽度尺寸后，当轧件厚度降到195mm时，控制轧钢节奏，待温度降到980℃时开始间歇轧制，以两道次轧成140mm的半成品，其中控制道次轧制的间隔时间为70秒以上；送入精轧机快速轧制成80mm钢板，道次间隔时间10秒，保证在790℃结束最终轧制。轧后770℃开始以5℃/s冷速冷到ar3-50℃时，以30℃/s快冷速率冷至350℃。随后空冷至室温制得钢板。
对实施例得到的抗拉强度大于600mpa钢进行力学性能检验，实施例1和实施例2制备的产品性能效果见表1，其金相组织图分别见图1与图2。
表1实施例1与实施例2的产品性能控制