一種具有良好低溫韌性的熱機械控制鋼板及其製造方法
2023-05-22 13:38:46 1
一種具有良好低溫韌性的熱機械控制鋼板及其製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板及其製造方法，本發明中的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板，按重量百分比計，包括以下組分：C：0.04～0.10％；Si：0.10～0.30％；Mn：1.20～1.60％；P≤0.018％；S≤0.010％；Alt：0.02～0.07％；Ni：0.10～0.40％；Cu：0.10～0.30％；Mo：0.01～0.08％；Ti：0.01～0.02％；Nb：0.02～0.04％；V為0.03～0.07％；餘量為Fe和不可避免的微量雜質。本發明得到的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板及其製造方法，產品綜合性能穩定、質量波動小、製造周期短。
【專利說明】一種具有良好低溫韌性的熱機械控制鋼板及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼材料及其製備方法，特別是一種具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板及其製造方法。
【背景技術】
[0002]隨著造船工業的發展，對船板性能的要求也越來越高。目前，高強度船體結構用鋼按其最小屈服強度劃分強度等級，每一強度等級又按其衝擊韌性的不同分為A、D、E、F級，其中，A、D、E、F分別表示其各自可分別在0°C、-20°C、_40°C和_60°C的情況下能達到的衝擊韌性。E40為船級社規範中的高強度鋼種，其製造過程包括冶煉、精煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻。
[0003]TMCP (Thermo Mechanical Control Process:熱機械控制工藝)就是在熱軋過程中，在控制加熱溫度、軋制溫度和壓下量的控制軋制的基礎上，再實施空冷或控制冷卻及加速冷卻的技術總稱。由於TMCP工藝在不添加過多合金元素，也不需要複雜的後續熱處理的條件下生產出高強度高韌性的鋼材，被認為是一項節約合金和能源、並有利於環保的工藝，故自20世紀80年代開發以來，已經成為生產低合金高強度寬厚板不可或缺的技術。
[0004]ACC (Accelerated Cooling)是繼日本於20世紀80年代首次在厚板軋機上採用在線加速冷卻設備後，配合 TMCP快速發展起來的控冷技術，具有冷卻能力強、精度準、自動化程度高的特點，在厚板生產線上被廣泛採用。目前國內有很多企業在中厚板生產線上都安裝了 ACC設備，代替原來的噴流、水幕、噴霧等冷卻設備，使產品等級和品種範圍進一步拓展。ACC最顯著的功能是冷卻能力強，主要用來生產高強韌性的造船、海洋結構、機器結構、管線用TMCP鋼。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發明的目的是解決傳統控軋與熱處理技術的不足而提供一種低溫衝擊性能合格率高、製造周期短的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板及其製造方法。該船板厚度為l(T70mm，屈服強度富餘量有3(T50Mpa，-40°C低溫衝擊韌性良好，甚至達到_60°C衝擊要求，抗層狀撕裂性能優異，可用於各種大中型船體及海洋平臺主體結構的建造。
[0007]為了實現上述目的，本發明所設計的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板，按重量百分比計，包括以下組分:C:0.04~0.10% ；Si:0.10~0.30% ；Mn:1.20~1.60% ；P(0.018% ；S ( 0.010% ；Alt:0.02 ~0.07% ；N1:0.10 ~0.40% ；Cu:0.10 ~0.30% ；Mo:0.01 ~0.08% ；Ti:0.01 ~0.02% ；Nb:0.02 ~0.04% ；V 為 0.03 ~0.07% ;餘量為 Fe和不可避免的微量雜質。
[0008]進一步的特徵是，C:0.04 ~0.10%，或Ni:0.10 ~0.40%，或 Cu:0.10 ~0.30%，或Mo:0.01~0.08%，或Nb:0.02~0.04%，或V為0.03~0.07%，上述化學成分的Pcm:(0.20%。[0009]P:≤ 0.018%，和 S:≤ 0.010%，作為優選 P ≤ 0.012%，S ≤ 0.005%。
[0010]鋼板的厚度為10~70mm，寬度為1500~3800臟，優選厚度為4(T70mm，寬度為2200~3200mmo
[0011]-40°c衝擊韌性> 200J。
[0012]本發明的化學成本限定理由如下:
C:鋼中最經濟、最基本的強化元素，對提高鋼的強度有明顯作用，但是C含量過高會影響鋼的延性、韌性和焊接性，因此，近代鋼的發展過程是不斷降低C含量的過程。故在本發明中，C的重量百分比為:0.04~0.10%。作為優選0.05~0.07%。
[0013]S1:是一種類金屬元素，具有極好的防水性能和脫氧性能，能提高鋼的強度及質量，故本發明中Si的重量百分比為:0.10~0.30%。
[0014]Mn:通過固溶強化提高鋼的強度，是鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要、最經濟的強化元素，且有助於獲得細小的相變產物，可提高鋼的韌性、降低韌脆轉變溫度。因此，本申請中Mn的含量為1.20~1.60%。
[0015]P、S:不可避免的鋼中有害雜質元素，易形成偏析、夾雜等缺陷，惡化船板鋼的焊接性能、衝擊韌性。因此，本發明中PS 0.018% ;S< 0.010%。作為優選，P≤0.015%，S ≤ 0.005%。
[0016]Alt為鋼中全鋁含量，是酸溶鋁和氧化鋁之和，有利於細化晶粒，改善鋼材的韌性。在本發明中，Alt的重量百分比為0.020~0.070%。
[0017]Mo:是擴大奧氏體區元素，會造成C曲線的右移，減小過冷度，極大的提高淬透性。是推遲先共析鐵素體形成、促進針狀鐵素體形成的主要元素，通過相變強化鋼的強度。本發明中Mo的含量範圍為0.01~0.08%%。作為優選，Mo:0.015~0.030%。
N1、Cu:可通過固溶強化作用提高鋼的強度，同時Cu還可以改善鋼的耐蝕性，Ni可降低韌脆轉變溫度，從而提高鋼板低溫塑韌性。本發明中Ni的含量範圍為0.10~0.40%, Cu的含量範圍為0.10~0.30%。
[0018]T1、Nb =Ti具有熔點高、比重小、強度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、導熱係數低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應力小等特點。Nb是現代微合金化鋼中最主要的元素之一，在合金鋼中添加適量的Nb和Ti，能有效的細化晶粒，有助於改善焊接影響區的衝擊韌性。本發明中Nb的含量範圍為0.02~0.04%, Ti的含量範圍為0.01~0.02%。
[0019]V:一般在鋼中起到固溶強化作用，同時利用其碳化物在低溫度軋制時的析出來阻礙位錯運動，來達到強化作用。本發明中V的含量範圍為0.03~0.07%。
[0020]Cr:提高鋼的淬透性的重要元素，可以單獨或者複合添加，對於厚規格船板用鋼而言添加較高Cr含量可以有效提高淬透性以彌補厚度帶來的強度損失，改善厚度方向上性能的均勻性；但太高的Cr和Mn同時加入鋼中，會導致低熔點Cr-Mn複合氧化物形成，在熱加工過程中形成表面裂紋，同時會嚴重惡化焊接性能。因此，本發明中Cr作為殘餘元素。
[0021]上述化學組分的Pcm≤0.20%。
[0022]上述Pcm稱為裂紋敏感係數，其值越高，鋼材焊接性能越差。通常用Pcm來衡量鋼材的焊接性能。根據船級社規範，Pcm=C+Si/30+ (Mn+Cu+Cr) /20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B,(式中的Cr元素和B元素在本發明中作為殘餘元素對待)。 [0023]本發明還提供了一種具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板的製造方法，它包括以下步驟:
I)、按照權利要求1~3所述的組分進行冶煉、連鑄後得到連鑄坯；2)、將上述連鑄坯進行再加熱、粗軋和精軋；3)、對軋制後的成品進行ACC冷卻，其特徵在於:再加熱工序中:再加熱溫度1100~1180°C ;粗軋工序中:粗軋送料的厚度為2.5~3.0倍成品厚度；精軋工序中:控軋厚度為2.5~3.0倍成品厚度，控軋溫度為830~900°C，終軋溫度為790~8500C ;冷卻工序中:採用ACC冷卻，開冷溫度770~830°C，返紅溫度480~600°C，開矯溫度500~650°C，冷卻水比(上下冷卻水量之比)1:2.2~2.3。
[0024]上述返紅溫度是指鋼材經ACC冷卻後，表面與心部存在溫差，心部熱量向外傳遞，使鋼材表面溫度回升後所達到的溫度，此溫度是影響鋼材組織和性能的最直接最有效的工藝參數。
[0025]上述開矯溫度是指鋼材經ACC冷卻後進入十一輥熱矯直機時的溫度，是冷卻工藝
重要參數。
[0026]本發明得到的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板及其製造方法，較現有技術，具有如下有益效果:
(I)鋼板性能合格率穩定，達97%以上，綜合性能優良。
[0027](2)產品生產周期短，能源消耗少，能夠很好地解決性能、成本、利潤和能源之間的矛盾。
[0028](3)產品焊接性能好，可以免除船舶建造和海洋工程建設的預熱工序，降低焊接成本，提聞焊接生廣效率，具有很聞的社會效益。
[0029]
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發明進一步說明。
[0031]本發明所設計的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板，按重量百分比計，包括以下組分:c:0.04 ~0.10 % ；Si:0.10 ~0.30 % ；Mn:1.20 ~1.60 % ；P ( 0.018 % ；S ≤ 0.010 % ；Alt:0.02 ~0.07 % ；N1:0.10 ~0.40 % ；Cu:0.10 ~0.30 % ；Mo:0.01 ~0.08% ；Ti:0.01 ~0.02% ；Nb:0.02 ~0.04% ；V 為 0.03 ~0.07% ;餘量為 Fe 和不可避
免的微量雜質，餘量為Fe以及其中的微量雜質。
[0032]其中C:0.04 ~0.10 %，或 Ni:0.10 ~0.40 %，或 Cu:0.10 ~0.30 %，或 Mo:
0.01~0.08 %，或Nb:0.02~0.04 %，或V為0.03~0.07 %，上述化學成分的Pcm:(0.20%。
[0033]其中:P:≤ 0.018%，和 S:≤ 0.010%，作為優選 P ≤ 0.012%，S ≤ 0.005%。
[0034]鋼板的厚度為10~70mm，寬度為1500~3800臟，優選厚度為40~70臟，寬度為2200~3200mmo
[0035]-40°C衝擊韌性> 2OOJ。
[0036]本發明的實施例的具體配比，主要參照表一所示的組分，並按照如下工藝製造鋼板:
I)、按照權利要求1~3所述的組分進行冶煉、連鑄後得到連鑄坯；2)、將上述連鑄坯進行再加熱、粗軋和精軋；3)、對軋制後的成品進行ACC冷卻。
【權利要求】
1.一種具有良好低溫韌性的TMCP型E47鋼板，其特徵在於，其化學成分質量百分比為:C:0.04 ~0.10%；Si:0.10 ~0.30%；Mn:1.20 ~1.60%；P ( 0.018%；S ( 0.010%；Alt:0.02 ~0.07% ；Ni:0.10 ~0.40% ；Cu:0.10 ~0.30% ；Mo:0.01 ~0.08% ；T1:0.01 ~0.02% ；Nb:0.02~0.04% ；V為0.03~0.07% ;餘量為Fe和不可避免的微量雜質。
2.根據權利要求1所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板，其特徵在於，C:0.04 ~0.10%，或 N1:0.10 ~0.40%，或 Cu:0.10 ~0.30%，或Mo:0.01 ~0.08%，或 Nb:0.02~0.04%，或V為0.03~0.07%，上述化學成分的Pcm .( 0.20%。
3.根據權利要求1、2所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板，其特徵在於，P:(0.018%，和 S..( 0.010%，作為優選 P ( 0.012%, S ≤ 0.005%。
4.根據權利要求1-3所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板，其特徵在於，鋼板的厚度為10~70mm，寬度為1500~3800臟，優選厚度為40~70臟，寬度為2200~3200臟。
5.根據權利要求1-4所述的TMCP型E40船板，其特徵在於，_40°C衝擊韌性>200J。
6.根據權利要求1-4中所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板的製造方法，包括:1)、按照權利要求1、2、3所述的組分進行冶煉、連鑄後得到連鑄坯；2)、將上述連鑄坯進行再加熱、粗軋和精軋；3)、對軋制後的成品進行ACC冷卻，其特徵在於: 再加熱工序中:再加熱溫度1100~1180°C;粗軋工序中:粗軋送料的厚度為2.5~3.0倍成品厚度；精軋工序中:控軋厚度為2.5~3.0倍成品厚度，控軋溫度為830~900°C，終軋溫度為790~850°C;冷卻工序中:採用ACC冷卻，開冷溫度770~830°C，返紅溫度480~600°C，開矯溫度500~650°C，冷卻水比(上下冷卻水量之比)1:2.2~2.3。
7.根據權利要求5所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E40鋼板的製造方法，其特徵在於，在粗軋工序中，連鑄坯的變形率> 40%。
【文檔編號】C22C33/04GK103667915SQ201310333265
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月2日 優先權日:2013年8月2日
【發明者】肖亞, 王紹斌, 曾兢, 王鑫, 魏凡傑, 鄭建華, 黃微濤, 郝小強, 李斌, 孟剛, 肖彪, 毛基強 申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司