本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法。
背景技术：
s420nl钢板是en10025-3标准产品，要求正火或正火轧制交货，主要应用于大型桥梁、大跨度建筑、风电、水电、海洋工程等关键结构部位。钢板不仅要求具有高的强度等级，还对产品的低温冲击性能、抗层状撕裂性能、内部质量、焊接性能等都有严格要求。钢板厚度越大，即要求较大的轧制压缩比来改善内部偏析、疏松等质量，冶炼时控制低磷、低硫含量提高钢水的洁净度，以便保证钢板具有优异的-50℃低温冲击性能。
随着世界经济的高速发展，在极地、严寒、海洋等地区的工程项目越来越多，对高强度、低温韧性钢板需求量日益增加。已有s420nl产品相关专利申请，一般为保证正火后强度，碳含量设计偏高、合金加入量多，厚板低温冲击性能也不理想，另外由于cev偏高，对焊接性能不利。
公布号为cn106947917的“一种低合金高强度超厚钢板s420nl及其生产方法”，该发明为生产180-220mms420nl特厚板，需要进行正火热处理，成分设计碳含量0.15-0.20％，且贵重合金ni加入量多达0.20-0.40％，生产成本高。另外该发明碳含量偏高，最高达0.20％，且si含量最高达0.60％，钢板-50℃低温冲击性能不理想，冲击值仅为35-53j。
公布号为cn107267861的“连铸坯生产正火高强度s460nl厚钢板及其生产方法”，该发明为生产100-150mms460nl特厚板，需要进行正火热处理，成分设计碳含量高0.16-0.19％，cev≤0.50较高，且贵重合金v加入量0.06-0.08％较多，生产工序多、成本高。
现有s420nl钢板，一般为保证-50℃低温冲击，采取正火热处理工艺生产，而要保证正火后达到高强度级别，采取较高的碳含量、cev设计，合金加入量多。另外，为保证-50℃低温冲击性能，加入较多的ni来改善韧性。上述钢种设计由于较高的碳含量，低温冲击性能不理想；合金加入量多，生产成本高；cev偏高，对焊接性能不利；另外，钢板需要进行正火热处理，生产工序多、成本高。
技术实现要素：
为了解决以上技术问题，本发明提供一种低成本s420nl低温韧性钢板，其化学成分及质量百分比如下：c:0.12％～0.15％，mn:1.40％～1.60％，si:0.20％～0.40％，p≤0.015％，s≤0.005％，nb:0.015％～0.030％，v:0.030％～0.050％，ni:0.10％～0.30％，alt:0.020％～0.050％，cev≤0.45％，余量为fe和杂质。
技术效果：本发明采用较低碳含量设计，并用正火轧制工艺替代正火热处理，取消正火热处理工序，得到性能完全满足en10025-3标准要求的最大厚度60mm的s420nl低温韧性钢板，满足严寒低温服役环境要求，且生产工艺简单，生产成本低，实现了经济、高效生产。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，钢板最大厚度为60mm。
本发明的另一目的在于提供一种低成本s420nl低温韧性钢板的制造方法，步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p≤0.015％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s≤0.005％，连铸生产制备得到铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.0～15.0min/cm，加热温度为1180～1220℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度980℃以上；第二阶段开轧温度940℃以下，保证终轧温度为860～890℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本s420nl低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：c:0.14％，mn:1.51％，si:0.35％，p:0.012％，s:0.003％，nb:0.028％，v:0.045％，ni:0.28％，alt:0.026％，cev:0.43％，余量为fe和杂质；
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.012％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.6min/cm，加热温度为1218℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1022℃；第二阶段开轧温度901℃，终轧温度为862℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本s420nl低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：c:0.13％，mn:1.55％，si:0.32％，p:0.010％，s:0.002％，nb:0.026％，v:0.043％，ni:0.27％，alt:0.033％，cev:0.43％，余量为fe和杂质；
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.010％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.002％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为12.2min/cm，加热温度为1193℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1193℃；第二阶段开轧温度907℃，终轧温度为868℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本s420nl低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：c:0.13％，mn:1.46％，si:0.27％，p:0.014％，s:0.003％，nb:0.023％，v:0.038％，ni:0.24％，alt:0.028％，cev:0.41％，余量为fe和杂质；
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.014％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.1min/cm，加热温度为1204℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1012℃；第二阶段开轧温度934℃，终轧温度为882℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本s420nl低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：c:0.12％，mn:1.52％，si:0.27％，p:0.008％，s:0.003％，nb:0.025％，v:0.037％，ni:0.22％，alt:0.038％，cev:0.41％，余量为fe和杂质；
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.008％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.8min/cm，加热温度为1199℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度996℃；第二阶段开轧温度928℃，终轧温度为876℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本s420nl低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为20mm，其化学成分及质量百分比如下：c:0.15％，mn:1.42％，si:0.33％，p:0.015％，s:0.004％，nb:0.018％，v:0.036％，ni:0.14％，alt:0.027％，cev:0.41％，余量为fe和杂质；
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.015％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.004％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.9min/cm，加热温度为1216℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1027℃；第二阶段开轧温度938℃，终轧温度为863℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中钢板-50℃低温冲击功≥100j，探伤满足en10160标准s2e3级质量要求，满足极地、严寒、海洋等地区的工程项目低温服役环境要求；
(2)本发明中钢板cev≤0.45％，焊接性能优异，可实现钢板的经济、批量生产；
(3)本发明中较低碳含量设计c≤0.15％，有利于提高低温冲击性能，因钢板不需要进行正火热处理，即通过合理的正火轧制工艺，首先保证-50℃低温冲击，不需要填加更多的nb、si元素去补偿钢板正火后强度的下降，合金成本低；
(4)本发明中加热工序设计，保证nb元素固溶，同时保证铸坯的加热均匀性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为60mm。
其化学成分及质量百分比如下：c:0.14％，mn:1.51％，si:0.35％，p:0.012％，s:0.003％，nb:0.028％，v:0.045％，ni:0.28％，alt:0.026％，cev:0.43％，余量为fe和杂质。
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.012％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.6min/cm，加热温度为1218℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1022℃；第二阶段开轧温度901℃，终轧温度为862℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本60mm规格s420nl钢板，力学性能为：屈服强度427mpa，抗拉强度539mpa，断后伸长率28％，-50℃冲击功akv：186、176、186j，探伤按en10160标准s2e3级别合格。
实施例2
本实施例提供的一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为60mm。
其化学成分及质量百分比如下：c:0.13％，mn:1.55％，si:0.32％，p:0.010％，s:0.002％，nb:0.026％，v:0.043％，ni:0.27％，alt:0.033％，cev:0.43％，余量为fe和杂质。
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.010％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.002％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为12.2min/cm，加热温度为1193℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1193℃；第二阶段开轧温度907℃，终轧温度为868℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本60mm规格s420nl钢板，力学性能为：屈服强度433mpa，抗拉强度562mpa，断后伸长率23％，-50℃冲击功akv：191、184、186j，探伤按en10160标准s2e3级别合格。
实施例3
本实施例提供的一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为40mm。
其化学成分及质量百分比如下：c:0.13％，mn:1.46％，si:0.27％，p:0.014％，s:0.003％，nb:0.023％，v:0.038％，ni:0.24％，alt:0.028％，cev:0.41％，余量为fe和杂质。
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.014％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.1min/cm，加热温度为1204℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1012℃；第二阶段开轧温度934℃，终轧温度为882℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本40mm规格s420nl钢板，力学性能为：屈服强度453mpa，抗拉强度568mpa，断后伸长率23％，-50℃冲击功akv：225、200、246j，探伤按en10160标准s2e3级别合格。
实施例4
本实施例提供的一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为40mm。
其化学成分及质量百分比如下：c:0.12％，mn:1.52％，si:0.27％，p:0.008％，s:0.003％，nb:0.025％，v:0.037％，ni:0.22％，alt:0.038％，cev:0.41％，余量为fe和杂质。
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.008％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.8min/cm，加热温度为1199℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度996℃；第二阶段开轧温度928℃，终轧温度为876℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本40mm规格s420nl钢板，力学性能为：屈服强度451mpa，抗拉强度561mpa，断后伸长率24％，-50℃冲击功akv：216、226、230j，探伤按en10160标准s2e3级别合格。
实施例5
本实施例提供的一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为20mm。
其化学成分及质量百分比如下：c:0.15％，mn:1.42％，si:0.33％，p:0.015％，s:0.004％，nb:0.018％，v:0.036％，ni:0.14％，alt:0.027％，cev:0.41％，余量为fe和杂质。
步骤包括：
s1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水p:0.015％，铁水预处理脱和lf深脱硫时钢水s:0.004％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
s2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.9min/cm，加热温度为1216℃；
s3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1027℃；第二阶段开轧温度938℃，终轧温度为863℃；
s4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本20mm规格s420nl钢板，力学性能为：屈服强度457mpa，抗拉强度566mpa，断后伸长率25％，-50℃冲击功akv：192、210、215j，探伤按en10160标准s2e3级别合格。
综上，本发明生产钢板最大厚度为60mm，钢板牌号s420nl，质量同时满足欧标s420n、国标q420系列正火钢板。产品质量优异，生产成本控制合适，综合性价比好，吨钢毛利1000元/吨以上。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。