本发明专利技术涉及一种厚度达80mm的经济型极地低温环境用钢板及其生产方法，其由以下重量百分比的组分组成，C：0.04‑0.10％、Si：0.15‑0.40％、Mn：1.20‑1.40％、Nb：0.020‑0.050％、V：0.020‑0.050％、Ti：0.010‑0.030％、Als：0.015‑0.050％、Ni：0.10‑0.40％、P＜0.010％、S＜0.003％，CEV≤0.40％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术成分设计通过合理调整各元素之间的相对含量以及对低温韧性有益的Ni合金元素进行经济控制，结合后续强化轧制、细晶强化来弥补强度损失、改善大厚度钢板心部性能，获得的钢板整个厚度断面具有高的强韧性，并满足极地苛刻应用环境对高性能钢的需求。
An economical low temperature structural steel plate for polar and its manufacturing method
【技术实现步骤摘要】
一种经济型极地用低温结构钢板及其制造方法
本专利技术属于低温结构钢制备领域，具体涉及一种经济型极地用低温结构钢板及其制造方法。
技术介绍
近年来，南北极海洋成为地球系统和全球事务的重要关注点。南极有丰富的海洋生物资源，是人类潜在的巨型“粮仓”，北极航道开通和资源开发利用，也正在改变全球贸易和能源利用格局。只有开展系统的现场科考，才能获得极地话语权、真正参与极地治理。为支撑南北极科考任务，需要研发高等级专业破冰船、极地自破冰科学考察船、极地救助船、极地半潜运输船、极地资源勘探船及极地专用核心配套设备、材料等，以此支撑海洋领域开发重大工程。制造以上在极地环境下工作的各种船舶，通常采用特殊钢，要求具备足够的低温韧性、强度、可焊接性、疲劳强度等综合性能。但是除了少数环北极国家关注并积累了少量极地低温钢的实际应用经验外，大部分国家及相关国际组织特别是以船级社为主的船舶认证机构都普遍缺少极地船舶材料的研究和数据。申请号为201710086846.5、专利名称为“一种用于极地船舶的钢板及其制造方法”的专利，公开了一种极地船舶的钢板的组分为：C0.02％～0.13％，Si0.80％～1.2％，Mn0.30％～1.00％，Cr0.40％～1.00％，Ni0.05％～0.40％，P＜0.010％，S＜0.005％，Ti0.01％～0.10％，Mo＜0.60％，Cu0.10％～0.80％，Al0.01％～0.06％，Nb0.003～0.06％，V0～0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。并采用严格控制制备工艺，调节制备过程中的温度、压下率等工艺条件，在精轧后，以冷却速率为2～30℃/s的水冷至终冷温度300～550℃，以此制得用于超低温度环境下韧性优异的钢板。该专利申请成分中复合添加了贵重合金元素Cr、Ni、Mo、Cu等，制备工艺中利用轧后水冷获得最终性能，与本专利申请的经济型钢板、直接热轧即可获得均匀性能的工艺生产方式有着本质区别。申请号为201610587965.4、专利名称为“一种可大线能量焊接的极地船用钢板及其制备方法”的专利，该钢板的化学成分按质量百分比为C：0.03～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.0070％，S：≤0.0030％，Ti：0.008～0.020％，N：0.0030～0.0060％，Cu：0.10～0.30％，Ni：0.10～0.40％，Nb：0.010～0.040％，Al：0.020～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并采用连铸坯与成品厚度的压缩比≥4的控轧控冷工艺，轧后采用3～8℃/s加速冷却，终冷温度620～720℃，该专利采用传统Ti加入技术配合低C、Mn-Ni-Cu-Nb等合金添加剂，提高抗大线能量焊接，同时提高钢板的极低温韧性。其成分设计依据、生产工艺、实物性能方面与本专利申请明显不同。综上，极低温钢板若添加过多贵重合金元素，必然造成生产成本增加；增加一个工序环节，必然会增加控制难度与钢板性能波动情况，且需要配套专用设备、面临能源消耗大等现实问题，因此迫切需要开发一种经济型低温环境用钢板的工艺生产方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种经济型极地用低温结构钢板及其制造方法，保证获得的钢具有优异均匀的-60℃甚至更低温度的低温韧性，可以满足极地苛刻应用环境对高性能钢的需求。本专利技术通过下列技术方案实现：一种经济型极地用低温结构钢板，其重量百分比包括C：0.04-0.10％、Si：0.15-0.40％、Mn：1.20-1.40％、Nb：0.020-0.050％、V：0.020-0.050％、Ti：0.010-0.030％、Als：0.015-0.050％、Ni：0.10-0.40％、P＜0.010％、S＜0.003％，CEV≤0.40％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢板的最大厚度80mm，所述钢板的屈服强度340-420MPa，抗拉强度490-600MPa，CVN(-60℃、-80℃，横向)≥300J，钢板-10℃的CTOD值＞0.40mm，以不超过50KJ/cm的热输入焊接后焊接接头各部位-10℃的CTOD值＞0.38mm。2、一种经济型极地用低温结构钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：a)成分合格的连铸坯下线堆垛，铸坯缓冷72小时以上，堆垛时连铸坯温度要控制在≥600℃；b)连铸坯加热后进行高压水除鳞，粗轧阶段的开轧温度1040～1060℃，该阶段需保证至少连续两个道次的压下率不低于16％，最后一道次控制轧制温度在1000±10℃，轧后立即对中间坯进行冷却降温，中间坯冷却降温的温度控制在750-800℃范围；c)精轧阶段开轧温度820～860℃，终轧温度在780-800℃；d)钢板轧后堆垛缓冷48小时以上；钢板堆垛时温度控制在400-600℃，制成最大厚度80mm的成品钢板。3、如权利要求2所述的一种经济型极地用低温结构钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤b)中50-80mm成品钢板的中间坯厚度按140-160mm控制，50mm以下成品钢板的中间坯厚度按3倍于成品厚度控制。本专利技术具有以下有益效果：(1)合金成本低、低温韧性好：采用经济型多元微合金化成分Nb-V-Ni-Ti体系，以提高钢板的低温韧性均匀性为主要原则，去掉了Cu、Cr、Mo等贵重合金元素，并通过后续的纯净化冶炼、强化轧制工艺来细化晶粒，弥补合金减少造成的损失。这样减少了单个元素的加入量，达到经济性的目的，同时也降低C、Mn等元素对低温韧性的影响。(2)塑韧性好、安全可靠：在冶炼过程中利用纯净钢冶炼综合控制技术严格控制气体、夹杂物等有害元素；通过粗轧阶段大压下规程制定、合理两阶段压下分配等措施，使得变形渗透到钢板心部，整个厚度断面获得细晶粒钢，以保证钢板心部的低温韧性得到改善，增加裂纹扩展阻力，保证低温钢在极地服役条件下安全使用。(3)工艺适应性强、厚度规格范围宽：采用大变形量轧制、优化轧制工艺，结合各微合金元素的作用获得细化组织，以良好的组织细化技术获得经济型高韧性厚钢板，产品工艺窗口宽，产品厚度规格可达到80mm。(4)突破大厚度钢板生产对压缩比的限制、常规两阶段控轧对总变形量的限制，通过创新加热、轧制控制技术，既保证微合金元素的重新固溶与析出的温度要求，又发挥高温区、低温区轧制功效不同对晶粒细化、相变促进的作用，使得大厚度钢板获得均匀性高的纵横向性能。附图说明图1是实施例1中制备的钢板的近表面扫描电镜组织照片。图2是实施例1中制备的钢板的厚度四分之一扫描电镜组织照片。图3是实施例1中制备的钢板的厚度中心扫描电镜组织照片。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1按化学成分：C：0.09％、Si：0.34％、Mn：1.37％、Nb：0.045％、V：0.038％、Ti0.018％、Als：0.042％、Ni：0.36％、P：0.009％、S：0.002％，CE本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种经济型极地用低温结构钢板，其重量百分比包括C：0.04-0.10％、Si：0.15-0.40％、Mn：1.20-1.40％、Nb：0.020-0.050％、V：0.020-0.050％、Ti：0.010-0.030％、Als：0.015-0.050％、Ni：0.10-0.40％、P＜0.010％、S＜0.003％，CEV≤0.40％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢板的最大厚度80mm，所述钢板的屈服强度340-420MPa，抗拉强度490-600MPa，CVN(-60℃、-80℃，横向)≥300J，钢板-10℃的CTOD值＞0.40mm，以不超过50KJ/cm的热输入焊接后焊接接头各部位-10℃的CTOD值＞0.38mm。/n
【技术特征摘要】
1.一种经济型极地用低温结构钢板，其重量百分比包括C：0.04-0.10％、Si：0.15-0.40％、Mn：1.20-1.40％、Nb：0.020-0.050％、V：0.020-0.050％、Ti：0.010-0.030％、Als：0.015-0.050％、Ni：0.10-0.40％、P＜0.010％、S＜0.003％，CEV≤0.40％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢板的最大厚度80mm，所述钢板的屈服强度340-420MPa，抗拉强度490-600MPa，CVN(-60℃、-80℃，横向)≥300J，钢板-10℃的CTOD值＞0.40mm，以不超过50KJ/cm的热输入焊接后焊接接头各部位-10℃的CTOD值＞0.38mm。
2.一种经济型极地用低温结构钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)成分合...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡淑娥，韩启彪，周瑞，成小龙，高良豪，侯东华，李博，
申请(专利权)人：山东钢铁集团日照有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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