【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，具体地，本专利技术涉及一种低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧h型钢及其制备方法。
技术介绍
1、钢材是造船结构建造的重要原材料，占据了船体建造成本的20～30％。船体建造耗用钢材量约占全船质量的60％左右，其中型材占10％以上。随着船舶制造工艺及技术水平提升，各类特殊用途的船舶逐渐增多，包括各类散货轮、超大型油轮、浮式生产储油船、集装箱船、lng船以及自升式钻井平台等。随着船舶的大型化、轻量化和高速化的要求增加，特殊用途船舶所需船用热轧h型钢的强韧性逐渐提升。一方面屈服强度逐渐由355mpa增加到390/420mpa以上，同时韧性也由普通工况条件下的常温冲击韧性提升到-40℃甚至-60℃水平，达到f级，满足到达指定地点快速进行环境适应性要求，便于船舶在全球所有海域开发作业。
2、因此，不同企业相继开发高等级高强韧性h型钢，实现产品的升级换代。尤其对于大尺寸厚翼缘热轧h型钢的制备，在公开的专利中能够发现不同企业和产线制备的差异。
3、申请号cn201510498771.2的专利设计了一种420mpa级优异低温韧性热轧h型钢及其生产方法，化学成分为c 0.06～0.12％、si 0.20～0.40％、mn 1.20～1.60％、p≤0.015％、s≤0.010％、v 0.050～0.070％、ni 0.10～0.20％、n 0.0050～0.0100％，其余为fe及不可避免的杂质。本专利技术通过合理的v、ni、n成分设计以及控轧控冷工艺，开发出了综合性能优异的420mpa热轧h型钢；屈
4、申请号cn201610096590.1涉及一种特厚低韧脆转变温度的热轧h型钢及其生产方法，所专利技术的热轧h型钢的化学成分按照质量百分比计包括：c 0.08～0.15％、si 0.10～0.40％、mn 1.0～1.5％、p≤0.015％、s≤0.008％、v 0.020～0.070％、ti 0.005～0.025％、n 0.006～0.015％、ni 0.10～0.50％，其余为铁和残余的微量杂质。h型钢的翼缘厚度在25mm～36mm之间，腹板高度在700mm～1000mm之间，轧制压缩比小于3.5，采用热轧工艺(不采用水冷、超快冷、热处理等工艺)生产。最终产品的屈服强度在420mpa以上，抗拉强度500mpa以上、韧脆转变温度低于-65℃，具有良好耐-45～-65℃低温夏比冲击功。上述专利终轧温度控制在860～900℃之间，单纯依靠自然冷却很难实现稳定控制，同时h型钢上下翼缘强度偏差较大。同时实施例中碳含量0.11～0.14％，过高的碳含量对强韧性稳定性产生不利影响。
5、申请号cn201510788520.8专利技术专利公开了一种420mpa级高强度低屈强比h型钢及其制备方法，所述h型钢的化学成分按重量百分数计为：c 0.11～0.15％、si0.20～0.35％、mn 1.35～1.50％、p≤0.035％、s≤0.025％，cu 0.25-0.30％，cr 0.40-0.45，ni 0.20-0.30％，nb 0.20-0.30％，其余为铁和微量杂质。本专利技术实现低屈强比h型钢屈服强度大于427mpa，抗拉强度大于641mpa，屈强比0.64～0.67。该专利添加了ni、cr、cu耐腐蚀元素；添加一定的cu元素铸坯和成材的h型钢腿部产生裂纹的几率显著提高，需要进行表面修磨使用，导致成材率较低；缺乏有效的冷却控制手段，cr、cu元素的添加容易导致异常组织出现。
6、上述专利涉及到厚规格420mpa级别h型钢及制备技术对装备以及冷却条件没有提出有效的控制手段；同时成分设计中添加ni元素，制造成本增加显著。随着船用耐低温h型钢屈服强度的整体提高到420mpa以上级别，上下翼缘和头尾部组织的均匀性、稳定性亟待提升；同时满足船用结构型钢需要具有较低的韧脆转变温度，以保证良好的耐低温冲击韧性，避免由于低温脆性断裂造成船体钢结构部件产生疲劳失效，缩短使用寿命和周期。
7、为了提升船用热轧h型钢组织性能上下翼缘高度一致性和均匀性，本专利技术在工艺方面进行了针对性设计，满足组织性能一体化提升的要求，同时显著降低成本。
8、因此，为满足船用耐低温h型钢的制备需求，在国内通用的型钢x-h轧制法轧机上，通过设计粗轧和精轧间专用翻钢设备，配合相应的低成本化学成分设计和组织设计，通过细晶强化和沉淀强化方式实现厚规格h型钢屈服强度达到420mpa级别水平的同时进一步降低韧脆转变温度。
技术实现思路
1、为满足在复杂多变环境下船舶结构用高强韧耐低温韧性型钢的制备需求，根据船体上部结构特点设计专利技术一种低成本船舶结构用高强韧耐低温热轧h型钢及制备方法，专用于制备船体上部结构件。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温h型钢，其化学成分组成按重量百分比为：c：0.05～0.07％，si：≤0.25％，mn：1.20～1.50％，v：0.11～0.15％，a1t：0.035～0.055％，cr：0.3～0.5％，p≤0.015％，s≤0.005％，n：0.010～0.015％，o≤0.004％，其余为fe和不可避免杂质。满足该成分要求制备出的h型钢，可以更好的满足不同环境温度下冲击韧性要求。
4、该专利技术尤其适合制备翼缘厚度20mm～40mm厚规格型钢产品，但不限于上述规格产品，其他相关产品同样适应。
5、本专利技术所述的高强度热轧h型钢中主要化学元素设计原理如下：
6、碳：为满足船用热轧h型钢420mpa强度级别同时确保-60℃耐低温冲击韧性性能要求，获得超细铁素体和少量珠光体组织，晶粒度9级以上。对于厚规格h型钢压缩比小，碳含量较高容易产生异常组织，碳偏析容易导致珠光体组织粗大，根据强韧性综合指标要求确定碳含量控制在0.05～0.07％范围内。
7、锰：mn在钢中能够稳定奥氏体组织，增加钢的淬透性，通过固溶强化提高钢的强度。在h型钢不同部位形变和组织转变存在差异，过多的mn属于偏析元素，容易造成较大的性能差异。为了保证船用钢的强度，同时减少偏析现象发生，mn含量上限不要超过1.5％，综合考虑本专利技术控制mn含量1.20～1.50％。
8、铝：al作为强脱氧元素，易于提升钢的洁净度；同时与n形成大量aln而起到细化晶粒的作用。一方面为了保证钢中的氧含量尽可能地低，降低大颗粒氧化物夹杂产生几率；另外铝元素和钢中的氮元素形成aln析出物能够细化晶粒，从而提高钢的强度。所以，在本专利技术中将铝的含量控制在0.035～0.055％。
9、铬：cr在钢中能显著提高钢的淬透性，有利于稳定奥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢，其特征在于，所述H型钢的化学成分组成按重量百分比为：C：0.05～0.07％，Si：≤0.25％，Mn：1.20～1.50％，V：0.11～0.15％，A1t：0.035～0.055％，Cr：0.3～0.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，N：0.010～0.015％，O≤0.004％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢，其特征在于，所述H型钢的翼缘厚度20mm～40mm，碳当量指标控制在0.42以下。
3.根据权利要求1所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温H型钢，其特征在于，所述H型钢的屈服强度≥430MPa，抗拉强度≥530MPa，延伸率≥19％，-60℃冲击功≥180J。
4.根据权利要求1所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢，其特征在于，轧制后H型钢基体组织为细片状珠光体+超细先共析铁素体，晶粒度控制在9～11级范围内；钢中稳定析出的第二相粒子主要是VN为主，析出粒子尺寸50nm以下占比超过60％以
5.一种低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢的制备方法，其特征在于，轧制过程加热炉均热温度为1230～1250℃，铸坯在炉时间为210～300min。
7.根据权利要求5所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢的制备方法，其特征在于，轧制过程BD粗轧采用可逆轧制为7～9道次，粗轧整体压缩比控制在40％以上，粗轧阶段保证较大的压缩比，中间坯进行充分的再结晶来增加奥氏体形核率，细化奥氏体组织。
8.根据权利要求5所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢的制备方法，其特征在于，精轧采用往复可逆轧制5～7道次，精轧开轧温度为960～980℃，精轧机架间冷却水全部开启，精轧终轧温度为760～830℃。
9.根据权利要求5所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢的制备方法，由于厚规格型钢使用的钢坯重量大，为了降低上下翼缘的温差，粗轧和精轧之间利用翻钢机进行翻钢，具体为：
10.根据权利要求5所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧H型钢的制备方法，其特征在于，为保证终轧温度控制，精轧最后道次压缩比为8％～12％，同时轧机控制在2m/s以下进行降速轧制；出精轧TM最后一道次充分冷却，利于后续析出的含钒碳氮化物发挥沉淀强化作用。
...【技术特征摘要】
1.一种低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧h型钢，其特征在于，所述h型钢的化学成分组成按重量百分比为：c：0.05～0.07％，si：≤0.25％，mn：1.20～1.50％，v：0.11～0.15％，a1t：0.035～0.055％，cr：0.3～0.5％，p≤0.015％，s≤0.005％，n：0.010～0.015％，o≤0.004％，其余为fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧h型钢，其特征在于，所述h型钢的翼缘厚度20mm～40mm，碳当量指标控制在0.42以下。
3.根据权利要求1所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温h型钢，其特征在于，所述h型钢的屈服强度≥430mpa，抗拉强度≥530mpa，延伸率≥19％，-60℃冲击功≥180j。
4.根据权利要求1所述的低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧h型钢，其特征在于，轧制后h型钢基体组织为细片状珠光体+超细先共析铁素体，晶粒度控制在9～11级范围内；钢中稳定析出的第二相粒子主要是vn为主，析出粒子尺寸50nm以下占比超过60％以上。
5.一种低成本船舶结构用厚规格高强韧耐低温热轧h型钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵培林，张佩，李超，马强，庄辉，孔令坤，刘超，韩文习，武文健，马文，刘洪银，吴会亮，肖强，郑力，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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