一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法

摘要

本发明涉及一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法。经炼钢、精炼后进行连铸、热轧；控制的钢的化学成分及其质量百分比含量为：C为0.11％-0.16％，Si为0.30％-0.50％，Mn为1.40％-1.60％，Als为0.025％-0.055％，Nb为0.030％-0.050％，V为0.030％-0.05％，Ti为0.010％-0.020％，P＜0.020％，S＜0.012％，其余含量为Fe。本发明具有化学成分和工艺简单、厚度规格大(60mm)、产品性能稳定等特点。

权利要求

1.一种控轧型特厚高强度船板钢的制备方法，包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序，其特征在于，控制钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.11％-0.16％，Si 0.30％-0.50％，Mn1.40％-1.60％，Als 0.025％-0.055％，Nb 0.030％-0.050％，V 0.030％-0.05％，Ti

0.010％-0.020％，P＜0.020％，S＜0.012％，余量为Fe，其中，所述冶炼工序中，精炼炉渣碱度R控制在2.5-3.0之间，Ar封加全保护浇注，中间包过热度控制20±5℃；

所述加热工序中，加热炉内加热温度为1160℃-1220℃，加热时间为3.5-5小时；

所述粗轧工序中，开轧温度1000-1180℃，进行5-7道次轧制，累计压下率≥50％，中间坯厚度≥2H，轧后待温，所述的H为成品厚度；

精轧工序中，开轧温度为830-870℃，进行5-9道次轧制，出口厚度60mm，终轧温度

810-850℃，轧后空冷。

说明书

一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法，属于低合金钢领域。

背景技术

[0002] 造船工业是我国国民经济支柱产业之一，近年来发展迅速，为船体结构钢的应用提供了广阔的应用前景，造船用钢板是船舶制造的主要原料，在船体重量中，钢材占90％，其中板材占钢材的70％～80％。船用钢材主要用于船体的甲板、外板、底板、舱体结构等。随着世界经济的高速发展，向大型化、高新技术化方向发展仍是船舶制造业的努力方向，但造船业感到普通强度船体钢强度不足以满足其发展的需求，所以对船体用钢特别是特厚高强度船用钢提出更多品种和更高质量的要求，希望大幅度增加低合金高强度钢的比例，特厚高强度船板钢在造船业中的应用比例不断的加大。

[0003] 目前，对高强度船板钢生产方式诸多，但是大多数钢铁企业多是采用微合金化辅以TMCP工艺进行薄规格高强度船板钢的生产，从而满足各船级社标准和用户的要求，特厚规格尤其60mm控轧轧制工艺的较少。由于船板钢的各种性能指标要求严格尤其是特厚高强度船板钢，这就对化学成分的设计和生产工艺的制定带来了相当大的难度，需要经过多次试制才能确定出合理的生产方案，这就对钢铁企业产品结构调整及产品系列升级带来了极大的困难。特厚高强度船板钢的生产因其厚度尺寸大，宽度较大，生产中很容易产生一些缺陷，诸如连铸坯成分偏析，轧制变形不均匀，组织不均匀，尤其在厚度方向上组织均匀性控制难度更大，这就造成钢板表面和心部性能不一致、强度和韧性不理想。特厚船板钢在生产过程中由于连铸坯规格大，在轧制过程中产生的缺陷就严重影响钢的强度和韧性，从而造成产品质量标准波动大、成材率低，对企业经济效益形成不良影响。故对于控轧型特厚高强度船板钢合理的化学成分设计，操作简单的工艺，合理的控制轧制是解决特厚高强度船板钢生产难题的方法之一。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种控轧型特厚高强度船板钢及其制备方法。本发明产品化学成份设计合理，生产工艺控制简单，生产效率高，产品质量、性能稳定。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为：C0.11％-0.16％，Si 0.30％-0.50％，Mn 1.40％-1.60％，Als 0.025％-0.055％，Nb
0.030％-0.050％，V 0.030％-0.05％，Ti 0.010％-0.020％，P＜0.020％，S＜0.012％，余量为Fe。

[0007] 钢种成分的确定：首先保证强度的要求，再次是焊接性能的要求，即碳当量不能高，然后是对低温冲击韧性的要求。基于强度与焊接性能的要求，控制C 0.11％-0.16％，Mn1.40％-1.60％，强度的损失通过添加Nb、V、Ti微合金化以及C，N含量的合理控制析出Nb[C，N]、V[C，N]、Ti[C，N]来弥补，同时有助于提高奥氏体再结晶温度和细化晶粒，控制Nb0.030-0.050％，V 0.030％-0.05％，Ti 0.010％-0.020％，另外为保证钢水的洁净度，本发明还对S、P等元素也提出了控制要求：S≤0.012％、P≤0.020％。

[0008] 优选的，一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为：C0.13％-0.15％，Si 0.35％-0.36％，Mn 1.45％-1.51％，Als 0.031％-0.038％，Nb 0.038％-0.047％，V 0.033 ％-0.045％，Ti 0.017 ％，P 0.009％-0.010％，S0.003％-0.004％，余量为Fe。

[0009] 本发明更优选的技术方案之一是，钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.13％，Si 0.36％，Mn 1.45％，P 0.009％，S 0.004％，Nb 0.038％，V 0.033％，Ti 0.017％，Als0.038％，余量为Fe。

[0010] 本发明更优选的技术方案之二是，钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.15％，Si 0.35％，Mn 1.51％，P 0.010％，S 0.003％，Nb 0.047％，V 0.045％，Ti 0.017％，Als0.031％，余量为Fe。

[0011] 一种控轧型特厚高强度船板钢的制备方法，包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序，其特征是控制钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.11％-0.16％，Si 0.30％-0.50％，Mn1.40％-1.60％，Als 0.025％-0.055％，Nb 0.030％-0.050％，V 0.030％-0.05％，Ti
0.010％-0.020％，P＜0.020％，S＜0.012％，余量为Fe，其中，

[0012] 冶炼工序中，精炼炉渣碱度R控制在2.5-3.0之间，Ar封加全保护浇注，中间包过热度控制20±5℃；

[0013] 加热工序中，加热炉内加热温度为1160℃-1220℃，加热时间为3.5-5小时；

[0014] 粗轧工序中，开轧温度1000-1180℃，进行5-7道次轧制，累计压下率≥50％，中间坯厚度≥2H，轧后待温，所述的H为成品厚度；

[0015] 精轧工序中，开轧温度为830-870℃，进行5-9道次轧制，出口厚度60mm，终轧温度810-850℃，轧后空冷。

[0016] 本发明的创新点在于攻克了厚度为60mm的特厚高强度船板钢的力学性能不稳定及厚度方向组织不均匀等技术难题。

[0017] 对本发明制备的特厚高强度船板钢钢板沿头部1/2厚度处取横向试样，在实验室金相试验机上沿轧制方向面预磨、抛光，用硝酸进行侵蚀制成金相试样，在光学显微镜下观察和测定晶粒度，钢板基体组织均匀细小，晶粒度在9级左右，弥散分布的V、Nb、Ti[C、N]化物控制理想；沿钢板头部1/2厚度处取横向试样加工成船级社要求标准棒状试样，在100吨拉伸试验机上进行拉伸试验，钢板拉伸性能(见表1)稳定；在450J试验机上，对按照船级社要求加工的冲击试样进行试验，冲击韧性值稳定且富余量较大(见表1)，完全满足各船级社标准要求。而且本发明产品化学成份设计合理，生产工艺控制简单，生产效率高，产品质量、性能稳定。

附图说明

[0018] 图1是实施例1的特厚高强度船板钢的表面金相组织图

[0019] 图2是实施例1的特厚高强度船板钢的心部金相组织图

具体实施方式

[0020] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

[0021] 对以下实施例制备的特厚高强度船板钢的钢板沿头部1/2厚度处取横向试样，在实验室金相试验机上沿轧制方向面预磨、抛光，用硝酸进行侵蚀制成金相试样，在光学显微镜下观察和测定晶粒度，钢板基体组织均匀细小，晶粒度在9级左右，弥散分布的V、Nb、Ti[C、N]化物控制理想；沿钢板头部1/2厚度处取横向试样加工成船级社要求标准棒状试样，在100吨拉伸试验机上进行拉伸试验，钢板拉伸性能(见表1)稳定；在450J试验机上，对按照船级社要求加工的冲击试样进行试验，冲击韧性值稳定且富余量较大(见表1)。

[0022] 实施例1

[0023] 一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.11％，Si0.34％，Mn 1.43％，P 0.008％，S 0.005％，Nb 0.041％，V 0.035％，Ti 0.018％，Als0.037％，余量为Fe。

[0024] 上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下：包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序，其中精炼炉渣碱度控制在2.5，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封的全保护浇注，中间包过热度控制在20±5℃；将钢坯放入加热炉加热，加热温度为1200℃，加热时间4.5小时。钢坯出炉，经预除鳞机除鳞后进入粗轧机进行轧制，开轧温度1170℃，进行了6道次轧制，每道次压下率分别为：7.9％，7.1％，9.5％，8.1％，16.8％，16.4％，总的压下率为50％，中间坯厚度为130mm。粗轧结束后，经过待温，送入精轧机，精轧开轧温度为860℃，共进行了6道次轧制，每道次压下率分别为：13.9％，15.5％，15.4％，14.2％，13.2％，11.8％，总的压下率为60％。控制轧制结束后，钢板进行空冷，得到控轧型60mm厚高强度船板。

[0025] 图1是本实施例的特厚高强度船板钢的表面金相组织图，由图可以看到，金相组织为铁素体+珠光体。

[0026] 图2是本实施例的特厚高强度船板钢的心部金相组织图，由图可以看到，金相组织为铁素体+珠光体。

[0027] 实施例2

[0028] 一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为：：C 0.13％，Si0.36％，Mn 1.45％，P 0.009％，S 0.004％，Nb 0.038％，V 0.033％，Ti
0.017％，Als 0.038％，余量为Fe。

[0029] 上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下：包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序；其中精炼炉渣碱度控制在2.8，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封的全保护浇注，中间包过热度控制在20±5℃；将钢坯放入加热炉加热，加热温度为1180℃，加热时间4小时。钢坯出炉，经预除鳞机除鳞后进入粗轧机进行轧制，开轧温度1160℃，进行了6道次轧制，每道次压下率分别为：14.2％，11.3％，10.2％，10.8％，9.9％，9.1％，总的压下率为50％，中间坯厚度为150mm。粗轧结束后待温，送入精轧机，精轧开轧温度为870℃，共进行了6道次轧制，每道次压下率分别为：13.1％，14.6％，14.5％，14.3％，
14.4％，14.1％，总的压下率为60％。控制轧制结束后，钢板进行空冷，得到控轧型60mm厚高强度船板。

[0030] 实施例3

[0031] 一种控轧型特厚高强度船板钢，其中钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.15％，Si0.35％，Mn 1.51％，P 0.010％，S 0.003％，Nb 0.047％，V 0.045％，Ti 0.017％，Als0.031％，余量为Fe。

[0032] 上述控轧型特厚高强度船板钢的制备方法如下：包括冶炼、加热、粗轧、精轧工序；其中精炼炉渣碱度控制在3.0，钢包浇注用长水口加Ar封保护、中间包浸入式水口加Ar封的全保护浇注，中间包过热度控制在20±5℃；将钢坯放入加热炉加热，加热温度为1220℃，加热时间5小时。钢坯出炉，经预除鳞机除鳞后进入粗轧机进行轧制，开轧温度1139℃，进行了6道次轧制，每道次压下率分别为：14.2％，10.6％，9.5％，11.3％，10.3％，9.4％，总的压下率为50％，。粗轧结束后待温，送入精轧机，精轧开轧温度为870℃，共进行了6道次轧制，每道次压下率分别为：14.6％，16.3％，15.5％，14％，12.8％，11.6％，总的压下率为
60％，中间坯厚度为150mm。控制轧制结束后，钢板进行空冷，得到控轧型60mm厚高强度船板。

[0033] 本发明还可以有其他实施方式，凡采用同等替换或等效变换成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

[0034] 表1：本发明实施例制备的特厚高强度船板钢的力学性能

[0035]

[0036] 由上表可以看出，本发明制备的特厚高强度船板钢完全满足各船级社标准要求。