一种超高强度船板结构用钢板及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种超高强度船板结构用钢板及其生产方法，属于钢铁生产技术领域。所述钢板的成分组成：C：0.15～0.18%，Si：0.20～0.40%，P≤0.015%，S≤0.005%，Mn：1.40～1.70%，Cr：0.40～0.48%，Mo：0.40～0.65，Nb：0.030～0.040%，V：0.040～0.060%，B：0.0015～0.0035%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述生产方法包括炼钢、连铸、加热、轧制、堆垛缓冷、调质热处理工序；所述调质热处理工序，采用淬火+高温回火工艺。本发明专利技术所生产的钢板组织为回火索氏体+回火马氏体，内部组织均匀，强度高，性能稳定，且生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度船板结构用钢板及其生产方法
本专利技术涉及一种超高强度船板结构用钢板及其生产方法，属于钢铁生产

技术介绍
随着世界造船业及海洋装备工业的飞速发展，大型船舶的需求量越来越大，船舶制造业得到迅速发展。近年来，高强度船体结构钢一直维持在较高的用量，同时对船体、海洋平台等结构用钢的机械性能及安全性能也提出了越来越高的要求，由于超高强度船板结构用钢生产难度大，工艺复杂，生产成本也一直居高不下。因此，通过合理的成分设计及工艺改进，开发出具有良好力学性能且工艺简单、生产成本低的船板结构用钢板是当前所迫切需求的。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种超高强度船板结构用钢板及其生产方法。采用本专利技术的方法所生产的钢板内部组织均匀，强度高，性能稳定，且生产成本低。本专利技术提供的技术方案为：一种超高强度船板结构用钢板，所述钢板的化学成分组成及重量百分含量为：C：0.15～0.18%，Si：0.20～0.40%，P≤0.015%，S≤0.005%，Mn：1.40～1.70%，Cr：0.40～0.48%，Mo：0.40～0.65，Nb：0.030～0.040%，V：0.040～0.060%，B：0.0015～0.0035%，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所述钢板板厚度为20～45mm，钢板组织为回火索氏体+回火马氏体。本专利技术所述钢板屈服强度Rp0.2≥690MPa，抗拉强度Rm：770～940MPa，延伸率A50≥20%，-20℃横向冲击功≥50J。本专利技术还提供了一种超高强度船板结构用钢板的生产方法，其包括炼钢、连铸、加热、轧制、堆垛缓冷、调质热处理工序；所述调质热处理工序，采用淬火+高温回火工艺。本专利技术方法所述炼钢工序，将转炉冶炼完成的钢水，送入LF精炼炉精炼，总精炼时间≥80min，白渣保持时间≥55min；石灰用量≥15kg/t钢，Al线用量≥1.0kg/t钢；LF精炼完毕后进行VD炉真空处理，真空过程中保持真空度≤66Pa，真空保持时间≥20min，真空破坏后软吹8～10min，促进夹杂物上浮，最大限度减少钢中非金属夹杂物、有害元素含量，保证钢水的纯净度。本专利技术方法所述连铸工序，利用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯，浇铸时采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流控制在380～400A，频率控制在3.5～5.0Hz，动态轻压下总压下量10～12mm，改善连铸坯中心偏析，结晶器液面采用自动控制，要求波动范围±3mm，浇注过程中过热度控制在15～25℃。本专利技术方法所述加热工序，将连铸坯装炉后焖钢2～5h，在加热过程中，铸坯温度≤1000℃时，升温速度≤100℃/h；铸坯温度＞1000℃时，200℃/h≤升温速度≤300℃/h；最高加热温度1240℃，加热总时间≥20h，保温总时间≥12h，保证铸坯透烧均匀。本专利技术方法所述轧制工序，采用Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，初轧制温度950～1050℃，单道次压下率为10～25%，累计压下率≥60%；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度≤880℃，终轧温度≤840℃，累计压下率≥30%。本专利技术方法所述堆垛缓冷工序，堆垛缓冷时间≥48h，堆垛时采用下铺上盖的措施，确保堆垛效果。本专利技术方法所述调质热处理工序，淬火温度910～950℃，淬火保温时间3～4min/mm，淬火的冷却介质为水；回火温度610～630℃，回火总加热时间5～6min/mm。本专利技术的设计思路：本专利技术通过合理的化学成分设计，采用B-V系微合金元素复合强化，适量的B-V能显著增加钢的淬透性，推迟过冷奥氏体向珠光体转变，并形成纳米级颗粒在晶界内析出，细化组织晶粒度；同时，合理控制其他元素的含量，C含量控制在0.15～0.18%，高强钢的发展是逐步降低碳含量的过程，碳含量的降低，利于提高钢的韧性；Si含量控制在0.20～0.40%，Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性；杂质元素P、S等含量尽可能降低，以达到钢质纯净，力学性能均匀的目的。设置合理的热处理工艺，钢板轧后再经过ACC快速冷却，基本可以消除钢中铁素体和珠光体的生成，提高钢板的强度。本专利技术超高强度船板结构用钢板产品标准参考GB/T712-2011；钢板性能检测方法参考标准GB/T2975-1998。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术采用B-V系微合金元素复合强化，结合合理的热处理工艺，钢板强韧性匹配良好；2、采用转炉冶炼和LF+VD精炼，P、S含量低，夹杂物含量少，钢质纯净，组织均匀致密；3、本专利技术加入的Nb、Mo、Ni、Cr等贵重金属含量少，成本低，具有强大的市场竞争力；4、本专利技术钢板具有优良的综合性能，可以广泛用于海洋平台及大型船舶工程上，强度和冲击韧性有相当大的富余量，具有很好的应用前景；5、本专利技术轧制工艺简单，调质工艺范围广，易于操作。本专利技术钢板厚度为20～45mm，钢板微观组织类型为回火索氏体+回火马氏体；同时，钢板力学性能匹配性良好：屈服强度Rp0.2≥690MPa，抗拉强度Rm：770～940MPa，A50≥20%，-20℃横向冲击功≥50J。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1本实施例超高强度船板结构用钢板的厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。本实施例超高强度船板结构用钢板的生产方法包括炼钢、连铸、加热、轧制、堆垛缓冷、调质热处理工序，具体工艺步骤如下所述：（1）炼钢工序：将转炉冶炼完成的钢水，送入LF精炼炉精炼，总精炼时间80min，白渣保持时间60min，石灰用量16kg/t钢，Al线用量1.1kg/t钢，LF精炼完毕后进行VD炉真空处理，在真空过程中真空度50Pa，真空保持时间20min，真空破坏后软吹9min，促进夹杂物上浮，最大限度减少钢中非金属夹杂物、有害元素含量，保证钢水的纯净度。（2）连铸工序：利用大断面连铸机浇铸成高质量的连铸坯，浇铸时采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流控制在385A，频率控制在5.0Hz，动态轻压下压下总压下量10mm，改善连铸坯中心偏析的程度，结晶器液面采用自动控制，要求波动范围±3mm，浇注过程中过热度控制在15℃。（3）加热工序：为了避免低合金高强度铸坯表面出现炸裂，将铸坯装炉后焖钢3h，在加热过程中，铸坯温度≤1000℃时升温速度为86℃/h，铸坯温度＞1000℃时升温速度为213℃/h；最高加热温度1240℃，加热总时间22h，保温时间12h，保证铸坯透烧均匀。（4）轧制工序：采用Ⅱ型控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度960℃，此阶段道次压下量为16%，累计压下率65%；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度880℃，终轧温度830℃，累计压下率30%。（5）堆垛缓冷工序：钢板轧后及时堆垛缓冷，堆垛缓冷时间50h，使钢板自然冷却，堆垛时采用下铺上盖的措施，确保堆垛效果。（6）调质热处理工序：采用淬火+高温回火工艺。淬火温度920℃，淬火保温时间3min/min，淬火的冷却介质为水；回火温度630℃，回火总加热时间6min/mm，空冷到室温后得到所述钢板。本实施例所得超高强度船板结构用钢板的组织为回火索氏体+回火马氏体，其力学性能见表2。实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高强度船板结构用钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分组成及重量百分含量为：C：0.15～0.18%，Si：0.20～0.40%，P≤0.015%，S≤0.005%，Mn：1.40～1.70%，Cr：0.40～0.48%，Mo：0.40～0.65，Nb：0.030～0.040%，V：0.040～0.060%，B：0.0015～0.0035%，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种超高强度船板结构用钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分组成及重量百分含量为：C：0.15～0.18%，Si：0.20～0.40%，P≤0.015%，S≤0.005%，Mn：1.40～1.70%，Cr：0.40～0.48%，Mo：0.40～0.65，Nb：0.030～0.040%，V：0.040～0.060%，B：0.0015～0.0035%，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种超高强度船板结构用钢板，其特征在于：所述钢板板厚度为20～45mm，钢板组织为回火索氏体+回火马氏体。3.根据权利要求1或2所述的一种超高强度船板结构用钢板，其特征在于：所述钢板屈服强度Rp0.2≥690MPa，抗拉强度Rm：770～940MPa，延伸率A50≥20%，-20℃横向冲击功≥50J。4.如权利要求1-3任意一项所述的一种超高强度船板结构用钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括炼钢、连铸、加热、轧制、堆垛缓冷、调质热处理工序；所述调质热处理工序，采用淬火+高温回火工艺。5.根据权利要求4所述的一种超高强度船板结构用钢板的生产方法，其特征在于，所述炼钢工序，将转炉冶炼完成的钢水，送入LF精炼炉精炼，总精炼时间≥80min，白渣保持时间≥55min；石灰用量≥15kg/t钢，Al线用量≥1.0kg/t钢；LF精炼完毕后进行VD炉真空处理，真空过程中保持真空度≤66Pa，真空保持时间≥20min，真空破坏后软吹8～10min。6.根据权利要求4所述的一种超高强度船板结构用钢板的生产方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，赵喜伟，龙杰，王青，付冬阳，刘丹，付振坡，袁平，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41