EH420级150-200mm特厚钢板的生产方法与流程

本发明涉及海洋工程用钢技术领域，特别是涉及一种eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法。

背景技术：

随国家海洋经济战略的逐步实施，海洋工程用钢向着超高强度、特厚方向发展，对特厚钢板的性能和质量提出了越来越高的要求。

特厚钢板厚度越大，板坯中心成分偏析造成的性能不利影响越厉害。在厚度方向上因冷却速度不同造成组织差异很大，心部性能难以满足船级社认证规范，导致产品不合格。轧制过程中变形不均匀，难以消除坯料带来的各种缺陷，严重影响钢板的低温冲击韧性，尤其是心部低温韧性。

为保证心部低温韧性，常规工艺要求坯料厚度是成品钢板厚度的3倍以上，连铸坯料厚度限制了成品钢板厚度，难以达到150mm以上。

cn109722601a的中国专利公布了一种最大厚度为150mmeh420的特厚钢板的制造方法，对连铸坯质量要求严苛，需要控制铸坯中心偏析c类≤0.5级，中心疏松≤0.5级，难以满足大批量生产，合格率低，成本高。

cn109022667a的中国专利公开了一种最大厚度为210mm的q420e特厚钢板，采用了模铸钢锭轧制，没有摆脱常规压缩比的限制，并需要正火处理，成本高，并且生产流程很长。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供一种eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.10％～0.14％，si：0.20％～0.50％，mn：1.00％～1.45％，p≤0.015％，s≤0.005％，nb：0.030％～0.080％，v：0.001％～0.050％，al：0.01％～0.05％，ti：0.005％～0.020％，cr：0.15％～0.35％，cu：0.10％～0.50％，ni：0.01％～0.80％，cr+ni+cu≤1.30％，余量为fe和不可避免的杂质；

将320mm厚的连铸坯在1160～1200℃加热，采用一段式轧制，在最后一道次轧制前，经过层流冷却和返红，再轧制到成品厚度；经控制加速冷却到400～500℃，最后空冷至室温即可。

技术效果：本发明基于对特厚钢板中各组分的分析，优化了各组分的配比，从而制得保性能、保探伤的厚度150-200mmeh420级特厚钢板。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.10％～0.117％，si：0.20％～0.39％，mn：1.302％～1.45％，p≤0.015％，s≤0.005％，nb：0.050％～0.068％，v：0.020％～0.039％，al：0.02％～0.03％，ti：0.011％～0.020％，cr：0.15％～0.20％，cu：0.31％～0.40％，ni：0.01％～0.30％，cr+ni+mo+cu≤1.30％，余量为fe和不可避免的杂质。

前所述的eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.12％～0.13％，si：0.41％～0.50％，mn：1.16％～1.30％，p≤0.015％，s≤0.005％，nb：0.070％～0.080％，v：0.001％～0.017％，al：0.01％～0.027％，ti：0.005％～0.010％，cr：0.23％～0.28％，cu：0.40％～0.50％，ni：0.33％～0.60％，cr+ni+mo+cu≤1.30％，余量为fe和不可避免的杂质。

前所述的eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.132％～0.14％，si：0.40％～0.50％，mn：1.00％～1.157％，p≤0.015％，s≤0.005％，nb：0.030％～0.047％，v：0.040％～0.050％，al：0.035％～0.05％，ti：0.008％～0.012％，cr：0.30％～0.35％，cu：0.10％～0.25％，ni：0.60％～0.80％，cr+ni+mo+cu≤1.30％，余量为fe和不可避免的杂质。

前所述的eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，在再结晶区进行轧制，每道次压下率＞10％；在最后一道次轧制前，将中间坯经过层流冷却，保证距离上下表面25mm处的坯料温度经解析计算后在相变温度ar1，施行最后一道次轧制，压下率>15％。

前所述的eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，经返红后表面温度在760～820℃时，控制加速冷却，冷却返红温度为450℃以下。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中c是钢中最经济、最有效的强化元素，通过固溶强化和析出强化提高钢的强度，但是c含量的提高对钢的塑性、韧性和焊接性能有不利作用，尤其是在高强船板钢中，由于各种合金元素的含量都较高，因此，碳当量和焊缝敏感性指数较高，在这种情况下降低c含量，一方面有助于提高钢的韧性和塑性，另一方面有利于改善钢的焊接性能；

si具有适当的固溶强化作用，尽管si是铁素体稳定元素能够提高γ-α相变温度，促进形成先共析铁素体，这与其它固溶强化元素能够细化铁素体晶粒相反，但是其加入钢中以后，在动力学上可推迟过冷奥氏体中碳化物的析出，对稳定过冷奥氏体起到促进作用，si的主要作用是脱氧，与al共同添加，在炼钢和精炼时能够消除钢中的氧，因此阻止了由于co的生成而导致的凝固过程中的缩孔；

mn是通过固溶强化提高钢的强度，是钢中补偿因c含量降低而引起的强度损失的最主要的元素，mn还是扩大γ相区的元素，有助于获得细小的相变产物，可以提高钢的韧性，降低韧脆转变温度。

nb通过两种不同途径细化晶粒，一种是高温区通过nb对奥氏体晶界的溶质拖曳效应提高奥氏体完全再结晶温度，防止再结晶奥氏体晶粒长大，另一种是较低温区通过nb的碳、氮化物在奥氏体向铁素体转变前弥散析出，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；

v是钢中的强化元素，由于vc、v(cn)的沉淀强化，可使钢的强度明显提高，但是提高韧脆转变温度，其含量一般控制在0.10％以下，钒能显著地改善低碳合金钢的焊接性能，在v、nb、ti共存的情况下，适当的钒含量对提高焊缝韧性具有良好的作用；

al元素是强的氧化物形成元素，也是强的氮化物形成元素，在船板钢标准中有明确要求，一般要求alt≥0.020％，就能够保证钢板在焊接和热处理过程再加热时能获得细的奥氏体晶粒；ti是很强的氮化物形成元素，当超过溶度积时在钢水中就会析出tin，当钢中0.004％～0.008％的n时最适宜的ti含量为0.008％～0.015％，在这个范围内，haz区的韧性可明显的改善，连铸过程中的横裂也会得到实质的消除；

cr有利于提高强度、淬透性、耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性，不利于焊接性；

cu能够增加钢板的强度，同时可以提高钢板的耐蚀性，同时还可以提高钢板抗氢致开裂(hic)能力；

ni是唯一能够改善低温冲击韧性(dwtt、ndt、ctod和cvn)的元素；也能有效的防止在连铸和热轧期间发生铜诱发的表面开裂。

cr、cu、ni复合添加，既能提高强度，又可以提高低温韧性，并且相对单独添加ni，降低了合金成本；

(2)本发明中在再结晶区轧制，可以形成表层温度低、硬度高、难变形，而心部温度高、硬度低、轧制容易变形的“软芯三明治”结构，在前期已经变形过的坯料在厚度中心上下各1/8处的区域依然处于非再结晶温度tnr以上，轧制变形集中发生在该高温区域，有效渗透到心部，并有倍增作用，该区域晶粒细化效果显著，达到常规轧制工艺下坯料厚度倍增的效果；

(3)本发明突破常规工艺压缩比限制，不需要热处理，利用320mm厚连铸坯可以生产出150-200mm厚eh420特厚板，钢板心部屈服强度>365mpa，-40℃心部冲击功>140j，探伤astma578/a578mc级合格，z向性能远超z35级要求。

附图说明

图1为本发明中实施例1钢板板厚1/2处的金相组织图。

具体实施方式

一种eh420级150-200mm特厚钢板的生产方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.05％～0.09％，si：0.20％～0.50％，mn：1.40％～1.70％，p≤0.015％，s≤0.005％，nb：0.030％～0.080％，v：0.001％～0.050％，al：0.01％～0.05％，ti：0.005％～0.020％，mo：0.00％～0.08％，cr：0.15％～0.35％，cu：0.10％～0.50％，ni：0.01％～0.80％，cr+ni+mo+cu≤1.30％，余量为fe和不可避免的杂质；

将320mm厚的连铸坯在1160～1200℃加热，采用一段式轧制，在最后一道次轧制前，经过层流冷却和返红，再轧制到成品厚度；经控制加速冷却到400～500℃，在控制加速冷却时，冷却返红温度为450℃以下，最后空冷至室温即可。其中，在再结晶区进行轧制，每道次压下率＞10％；在最后一道次轧制前，将中间坯经过层流冷却，保证距离上下表面25mm处的坯料温度经解析计算后在相变温度ar1以下20～30℃，经返红后表面温度在760～820℃时，最后一道次轧制压下率>15％。

实施例1-实施例3的化学成分见表1，生产过程各项工艺参数见表2，拉伸及冲击性能和探伤结果见表3。

表1实施例1-3钢板化学成分

表2实施例1-3钢板生产工艺参数

表3实施例1-3钢板拉伸、冲击性能和探伤结果

由图1可知，本发明实施例1获得的钢板在板厚1/2处的组织主要由贝氏体、铁素体组成。

综上可得，本发明摆脱了常规工艺压缩比限制，生产的钢板达到eh420级，屈服强度375～395mpa，抗拉强度526～532mpa，低温-40℃心部冲击韧性达到140j以上，厚度方向性能良好，远超最高级别z35的要求，探伤满足astma578/a578mc级的要求。

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。