一种Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢，成分包括碳、硅、锰、钒、铌、磷、硫、铝和铁，其中碳、钒、铌组分的重量百分含量为：C0.10-0.15％、V0.06-0.09％、Nb0.23-0.32％；其制备方法是：在高炉炼铁、铁水预处理脱硫、转炉冶炼脱碳和升温后钢水脱氧后，加入铌、钒使其微合金化，经吹氩精炼铝丝脱氧后，进行板坯连铸；其应用是用于轧制船用中厚板材。本发明专利技术的优点是：该船用钢材强度高、低温韧性好、制成碳当量低、有良好的焊接和加工成型等性能，制成高强度中厚船板具有良好的抗腐蚀性和耐疲劳性，抗拉强度达530±20MPa以上，适用于大型船舶、海上石油钻井平台等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高强度船板钢
，特别是一种Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢。涉及一种新型钢铁产品，是一种在低碳锰钢中钢中微量加入铌、钒元素以及对制备过程的控制控冷精确控制，制备出无需调质处理即可达到高强度级别的用于船舶制造的高强度中厚板。
技术介绍
随着全球造船业的发展，船体大型化、轻型化已成为世界造船业的主要发展方向，对船用钢板的质量要求越来越高。由于高强度级别的船板钢具有强度高，综合性能好、能够减轻船体自重、提高载重量等优点，其使用量在逐年增加，也极大地带动了我国低合金高强度船板钢市场的发展。一般强度船板钢已不能满足船体结构钢的要求，同时高强船板钢的应用比例不断升高，使其具有广阔的市场前景。高强度船 板钢作为一种质量等级较高的钢种之一，主要用于建造大型船舶及海上石油、钻井平台等，其构件面临使用环境恶劣、巨大的设计载荷和极高的应力集中、维护难度大等问题，因此，要求船板钢不仅强度高、低温韧性好，且具有一定的抗腐蚀性、耐疲劳性以及碳当量低、良好的焊接和加工成型等性能。要得到良好的组织和性能，首先要结合工艺条件确定钢的熔炼成分，然后通过控制工艺和装备来实现。国内在制造此类中厚板时，大多采用铁水预处理一转炉冶炼一钢包炉精炼一板坯连铸一加热炉一控制轧制一调质处理的工艺流程，由于炼钢采用了钢包精炼炉精炼及轧后钢板调质处理，致使生产周期大大延长，生产成本也相应提高。一般钢中碳、硅、锰元素的含量对钢材最终的性能有极大的影响，设计出合理的碳、硅、锰元素的含量以及微合金元素铌、钒的加入量及采用合适的控轧控冷工艺是制备的关键。实践表明，在钢中加入铌、钒元素从而得到无需调质处理即能达到550MPa以上抗拉强度的钢板，并具有良好的塑韧性。通过控轧控冷，使钢的组织细化，同时控制铌、钒的碳氮化物在冷却过程中的析出，从而达到提高钢材强韧性的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术分析和存在问题，提供一种Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢，该船用钢材强度高、低温韧性好、制成碳当量低、有良好的焊接和加工成型等性能，制成高强度中厚船板具有良好的抗腐蚀性和耐疲劳性，适用于大型船舶、海上石油钻井平台等领域。本专利技术的技术方案:—种Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢，成分包括碳(C)、娃(Si)、锰(Mn)、钒(V)、铌(Nb)、磷(P)、硫(S)、铝(Al)和铁(Fe)，各组分的重量百分含量为:C0.10-0.15 % ；Si0.25-0.35 % ；Mnl.50-1.70 % ；V0.06-0.09 % ；Nb0.23-0.32 % ；P<0.025% ；S < 0.020%, A10.402-0.424%，余量为Fe及其他不可避免的杂质。所述Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢的制备方法是:在高炉炼铁、铁水预处理脱硫、转炉冶炼脱碳和升温后钢水脱氧后，加入铌、钒使其微合金化，经吹氩精炼铝丝脱氧后，进行板坯连铸。一种所述Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢的应用，用于轧制船用中厚板材，成型工艺为^fNb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢在1210°C下进行管坯连铸，管坯均热于1080-1200°C后进行轧制，于960±20°C开轧，总变形量控制在100%，840±20°C终轧；控制冷却，于860±20°C开冷，冷却速度控制在5-21°C /s，620±20°C终冷；精整后制得船用中厚板材成品。本专利技术的技术分析:成分设计时采用在碳、锰强化的基础上进行微合金化，降低对韧性和焊接性能影响最大的碳含量，确保在低的碳含量情况下仍可获得较高的强度，以保证优良的综合性能。碳通过固溶强化提高钢的强度，但对韧性、塑性和焊接性能十分有害。锰主要起固溶强化的作用，补偿碳含量降低引起的强度损失。同时锰还可以与硫化合成MnS，减轻硫的有害作用。硅的含量与炼钢时加入的S1-Mn合金有很大关系，因此锰含量确定之后，硅质量分数大约为0.20% 0.40%。铝在冶炼中是重要的脱氧剂，在钢中和其他元素形成细小弥散分布的难熔化合物AlN起阻碍晶粒长大作用，能够细化晶粒，提高钢的晶粒粗化温度。磷、硫在钢中是非常有害的元素，影响钢板的塑性和韧性，为保证各项性能，硫、磷含量应尽可能低。同时也要严格控制氮含量，游离氮显著降低低温冲击韧性。铌能与碳氮结合成碳化物、氮化物和碳氮化物，这些化合物在高 温下溶解，在低温下析出，其作用表现为:加热时阻碍原始奥氏体晶粒长大；在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后晶粒长大；在低温时起到析出强化作用。在钢中加入铌、钒，能够起到细化晶粒和沉淀强化的作用；其中铌能够强烈抑制奥氏体再结晶，提高奥氏体再结晶温度，扩大奥氏体未再结晶区温度范围，从而实现较大范围内的未再结晶区控轧。成型工艺中加热温度主要依据微合金元素的溶解度和奥氏体晶粒粗化温度。加热过程要求较高的温度和足够的时间以溶解碳化物及均匀组织，未固溶的氮化铌能够提高奥氏体的粗化温度，阻止晶粒长大；连铸坯中的铌主要以大颗粒的碳氮化物的形式存在，只有在加热过程中固溶到奥氏体中的铌才能起到细化晶粒和沉淀强化的作用。加热时应保证铌在奥氏体中充分溶解，当均热温度较低时，将存在部分未溶微合金碳、氮化物，将会降低微合金碳、氮化物抑制奥氏体再结晶的作用；均热温度过高，将使奥氏体晶粒显著粗化，影响最终形变晶粒的细化效果。在控轧控冷工艺中，轧制采用再结晶区和未再结晶区两阶段轧制，一阶段的轧制在奥氏体再结晶区进行，通过奥氏体的反复再结晶进行细化晶粒。高温下可使奥氏体再结晶完全，因此在设备允许的情况下，增加单道次的压下率，细化晶粒，为了避免造成混晶，每道次压下率不得小于15%，二阶段轧制在奥氏体的未再结晶区进行，获得充分压扁的变形奥氏体，积累位错，创造更多的形核位置，促进相变后获得细小的相变组织。轧制过程中氮化铌及氮化钒依靠形变诱导析出，也能够阻止奥氏体晶粒长大，从而使奥氏体晶粒细化；已经充分固溶的碳化铌及碳化钒在冷却过程弥散沉淀析出，阻止晶界和位错迁移，从而显著提高强度。晶粒细化及沉淀析出强化作用促使钢材具有良好的强韧性。本专利技术的优点是:该船用钢材强度高、低温韧性好、制成碳当量低、有良好的焊接和加工成型等性能，制成高强度中厚船板具有良好的抗腐蚀性和耐疲劳性，抗拉强度达530±20MPa以上，适用于大型船舶、海上石油钻井平台等领域。附图说明图1为该船用低碳高强度低合金钢动态控轧控冷工艺控温曲线。图2为该船用低碳高强度低合金钢经奥氏体高温变形后在不同冷速下的动态CCT曲线。图3为该船用低碳高强度低合金钢高温变形后在不同冷速下得到的常温显微组织照片。具体实施例方式实施例:一种Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢，成分包括C、S1、Mn、V、Nb、P、S、Al 和 Fe，各组分的重量百分含量为:C0.10%, Si0.26%,Mnl.55%, V0.09%, Nb0.32%,P0.009%, S0.010%, A10.412%、余量为Fe及其他不可避免的杂质。所述Nb-V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢的制备方法是:在高炉炼铁、铁水预处理脱硫、转炉冶炼脱碳和升温后钢水脱氧后，加入铌、钒使其微合金化，经吹氩精炼铝丝脱氧后，进行板坯连铸。所述Nb-V复合微合金 化船本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Nb?V复合微合金化船用低碳高强度低合金钢，其特征在于：成分包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、钒（V）、铌（Nb）、磷（P）、硫（S）、铝（Al）和铁（Fe），各组分的重量百分含量为：C0.10?0.15％；Si0.25?0.35％；Mn1.50?1.70％；V0.06?0.09％；Nb0.23?0.32％；P＜0.025％；S＜0.020％，Al0.402?0.424％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：包俊成，赵捷，宁保群，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。