本发明专利技术公开了一种有优异焊接性能的船体结构钢及其生产方法，属于低碳低合金高强钢制造领域，利用本发明专利技术可以制造出优异焊接性能的船体结构钢。该钢的化学成分按重量百分比为：Ｃ０．０５～０．２５％，Ｓｉ０．０１～１．０％，Ｍｎ０．５０～２．０％，Ｐ≤０．０２０％，Ｓ≤０．０１０％，Ｔｉ０．００５～０．１０％，Ｎｂ０．００５～０．１０％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质，且化学成分满足以下关系式：（１）０．０１５％≤Ｃ×Ｓｉ≤０．０７５％；（２）０．０９５％≤Ｃ×Ｍｎ≤０．１５％；（３）０．０００３％≤Ｎｂ×Ｔｉ≤０．０００５％。具体生产方法包括：板坯加热－粗轧－精轧－水冷－空冷。本钢焊接性能、力学性能，不含有Ｎｉ、Ｍｏ等合金元素，生产过程容易控制，操作简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低碳低合金高强钢制造领域，具体的说是一种具有优异焊 接性能的船体结构钢，应用于船舶制造业。技术背景船舶工业有着广阔的发展前景，随着世界经济的发展和贸易的增长，船 舶需求量不断上升。当今世界造船业正发生重大变革 一是高新技术日益 向船舶制造业集中；二是世界经济技术一体化进程的加快，推动了国际航 运业的发展，为造船业提供了广阔的市场需求。造船业对国民经济具有较 强的拉动作用，大力发展造船工业，能够带动机械、冶金、电子、设备等 各行业的快速发展。随着船舶吨位的大型化，造船业对船体结构钢的综合 性能要求也越来越高，不仅要求钢板具有良好的力学性能，而且还要求具 有优良的焊接性能，以提高船舶制造效率，加快制造进度，改善焊接作业 环境。船体结构钢优异焊接性能体现在经各种焊接方法(手弧焊、埋弧自 动焊、气电立焊等焊接技术)焊接后，焊接接头尤其是焊接热影响区无焊 接冷裂纹、淬硬倾向小即最高硬度低，且具有良好的力学性能。在本申请以前，中国专利申请200510047196. 0公布了 "高强度低焊接 裂纹性钢厚板及其生产方法"，其化学成分按重量百分比为C: 0.06°/。0.09%, Si: 0. 15% 0.55%， Mn: 1.00% 1.60%, P《0.015%， S《0.006%， Cu《0. 30%， Ni:O. 15% 0.40%， Cr《0. 30%， Mo《0. 30%， V: 0. 02% 0. 06%, Nb: 0. 005% 0. 05%, Als: 0. 010% 0. 040%，余量为Fe及不可避免的杂质。 类似的，中国专利申请200510047195. 6介绍了一种"大线能量低焊接裂纹 敏感性厚钢板及其生产方法"及中国专利申请200610018010. 3公布了一种 "低焊接裂纹敏感性钢板及其生产方法"，经控制轧制、在线层流冷却及离 线回火而成。上述三项专利技术不足在于化学成分复杂，含有价格昂贵的 Ni、 Mo等合金元素，且成型过程包括离线回火，降低了生产效率，提高了 生产成本。另一项中国专利申请200710052132. 9公开了 "一种大线能量焊 接高强度船板钢及其制造方法"，其化学成分按重量百分比为C: 0.01% 0,18%， Mn: 1. 0% 1. 8%, Si: 0. 05% 0. 40%, P〈0. 015%， S<0. 010%， Nb: 0. 01% 0. 08%， N: 0. 002% 0. 012%， Ti : 0. 01% 0. 08%， Als: 0. 001% 0.06%， B: 0. 0001% 0. 0030%，或Ca或Mg或Zr为0. 0001% 0. 030%，余 量为Fe及不可避免的杂质，通过冶炼、轧后控制保温、在线冷却而成。其 不足在于微合金化元素太多，冶炼过程中不易操作，难于控制其成分精度， 且增加了成本。成形过程中采用轧后驰豫(保温)工艺，降低了设备利用 率和生产效率，难于在实际生产过程中推广应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有船体结构钢焊接性能、力学性能差，化学成分中含有 价格昂贵的Ni、 Mo等合金元素，且生产工艺复杂的缺点，提供了一种具有 优异焊接性能的船体结构钢及其制造方法，该钢焊接性能、力学性能优异， 不含有Ni、 Mo等合金元素，生产过程容易控制，操作简单。本专利技术所述的一种具有优异焊接性能的船体结构钢，其特征在于所述 钢的化学成分按重量百分比为C0.05 0. 25%， SiO,01 1.0%， Mn 0. 50 2.0%， P《0. 020%, S《0.0腦，Ti 0. 005 0. 10%, Nb 0. 005 0. 10%,余量 为Fe及不可避免的杂质，且化学成分满足以下关系式(1) 0. 015%《CXSi《0.075%;(2) 0. 095%《CXMn《0. 15%;(3) 0. 0003%《NbXTi《0. 0005%。该钢的生产方法包括以下步骤板坯加热一粗轧一精轧一水冷一空冷，其具体参数控制为开轧温度》1000。C;终轧温度800 900°C，轧制总压下率》800/o;终轧后浇水冷至400 700°C; 空冷至室温。本专利技术钢中选定各合金元素及成分范围基于以下原理钢中比较廉价的合金元素为C、 Si、 Mn等，微合金化元素有Nb、 Ti等， 本专利技术技术充分利用这些廉价的合金元素之间的交互作用，制造既具有良 好力学性能又具有优异工艺性能尤其是焊接的船体结构钢。加入适量的C、 Mn及Si等合金元素， 一方面可提高钢的强度，使得钢的屈服强度达到400MPa级别，抗拉强度为500 680MPa;另一方面，在成型过程及焊接冷 却过程中适度稳定奥氏体，抑制奥氏体在高温转变成块状铁素体和珠光体， 促使其中温转变成具有良好综合性能的针状铁素体组织C是钢中最有效、最经济的间隙强化元素之一，为了提高钢的强度，似 乎只要增加钢中的碳含量即可，但是过量的C含量会使钢的焊接性能及韧 性显著降低，相反，如果C含量过低，则难于保障钢的强度，综合平衡钢 的强度、焊接性能及断裂韧性，将C含量的取值范围确定为0.05 0.25%.Si是一种经济的置换固溶强化元素，我国资源很丰富，加入钢中可显 著提高钢的强度，且对钢的焊接性能没有明显的负面影响，但如果过多地 加入Si，如含量超过0.80%，会使钢的韧性，尤其使低温韧性明显降低， 综合钢的强度及韧性两方面的考虑，将Si的成分范围确定为0. 01 1. 0%.Mn不仅可以增加钢的强度，还可以降低钢的相变温度，通过控制轧制 过程，细化晶粒，在提高钢的强度同时提高其断裂韧性，但当Mn含量超过 2.0%,会增加钢的淬硬性，在钢的组织中形成较多的马氏体组织，降低韧 性及焊接性能，故将Mn含量的范围设定为0. 50 2. 0%.钢中加入微量的Nb，主要目的在于提高钢的再结晶温度，使轧制可在 较高温度完成，减小轧制机械设备的轧制抗力，延长使用寿命，微量的Nb 还具有细化晶粒提高强度和韧性的作用，但过量的Nb含量不利于钢的焊接 性能，因此将Nb含量确定为0.005 0. 10%.Ti与钢中残余N结合形成高温稳定的TiN相，可有效细化焊接热影响 区的晶粒，提高焊接接头的力学性能，因此微量的Ti及N含量可提高钢的 焊接性能，过量的Ti、 N含量强烈地降低钢的韧性，因此将钢中Ti含量限 定在0. 005 0. 10%范围。另外，钢中添加一定含量的Ti，与钢中残留0结合，形成高温稳定的 Ti203，目的在于在冶炼过程中，形成一定数量且弥散分布的氧化物TiA析 出相，这些细小析出相颗粒有助于提高焊接接头的力学性能，提高钢的焊 接性能。钢中0的含量主要在转炉冶炼后精练过程中控制，0的含量不能过 高，否则会损害钢的冲击韧性，以此将其控制在0. 0002 0. 0030%水平范围。P、 S是钢中有害的杂质元素，降低钢的韧性及焊接性能，含量越低越 好，但若将其含量限定得过低，会增加生产难度，提高生产成本，降低炉龄，因此在不影响韧性及焊接性能的前提下，将钢得P、 s含量分别限定在 《0. 020%及《0. 010%常规范围。钢的化学成分满足关系式0.015%《CXSi《0.075%，目的在于钢中 C和Si的成分含本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有优异焊接性能的船体结构钢，其特征在于所述钢的化学成分按重量百分比为：Ｃ０．０５～０．２５％，Ｓｉ０．０１～１．０％，Ｍｎ０．５０～２．０％，Ｐ≤０．０２０％，Ｓ≤０．０１０％，Ｔｉ０．００５～０．１０％，Ｎｂ０．００５～０．１０％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质，且化学成分满足以下关系式：（１）０．０１５％≤Ｃ×Ｓｉ≤０．０７５％；（２）０．０９５％≤Ｃ×Ｍｎ≤０．１５％；（３）０．０００３％≤Ｎｂ×Ｔｉ≤０．０００５％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈颜堂，陈晓，朱丛茂，范植金，芮晓龙，欧阳凯，柳志敏，桂洲，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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