一種高塑性高韌性厚鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高塑性高韌性厚鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展和海上運(yùn)輸量的不斷增加，帶動(dòng)了集裝箱船逐步朝大 型化方向發(fā)展。超過萬箱的超大集裝箱船已逐步進(jìn)入到設(shè)計(jì)、建造和營運(yùn)階段，并將成為集 裝箱船的主力船型之一。由于超大型集裝箱船具有較大的船身長度，同時(shí)還具有較大的載 箱量和較高的航速，集裝箱船的上甲板又有大型開口，這就使船體局部應(yīng)力急劇增加，特別 是萬箱級(jí)集裝箱船的超大尺度和大開口特性，使得船體在設(shè)計(jì)中必須考慮各種載荷的聯(lián)合 作用。因此，為確保大型集裝箱船梁的縱向強(qiáng)度，通常的做法是增加倉口邊緣鋼板和上甲板 鋼板的厚度，一般使用厚度大于50mm的鋼板。
[0003] 對(duì)于厚鋼板來說，由于厚度增加，鋼板內(nèi)部的平面應(yīng)變狀態(tài)塑性區(qū)域變小，鋼板的 受力狀態(tài)易從平面應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)變狀態(tài)，在屈服應(yīng)力的作用下，鋼板內(nèi)部容易產(chǎn) 生大應(yīng)力而使裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂。為防止脆性斷裂，保證船舶的安全 性，對(duì)船舶中預(yù)測可能發(fā)生脆性斷裂的部位和可能導(dǎo)致大型斷裂的重要部位，要求使用具 有良好塑性和韌性的鋼材。
[0004][0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高塑性高韌性厚鋼板及其生產(chǎn)方法，所述鋼 板的延伸率彡26%，鋼板的-40°C的夏比沖擊功彡300J，-60°C的夏比沖擊功彡200J，-70°C 的夏比沖擊功彡100J。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種高塑性高韌性厚鋼板，其 特征在于，其由以下重量百分含量的成分組成：C:0. 04~0. 09%，Si:0. 10~0. 40%，Mn: 1. 20 ~1. 65%，Nb:0. 01 ~0. 03%，Ti:0. 005 ~0. 02%，V彡 0. 06%，Ni彡 0. 6%，Cu彡 0. 3%， (X0. 3%，P< 0. 010%，S< 0. 005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 本發(fā)明所述鋼板厚度為為50-80mm。
[0009] 本發(fā)明所述鋼板抗拉強(qiáng)度彡490MPa，延伸率彡26%，鋼板的-40°C的夏比沖擊功 彡300J，-60°C的夏比沖擊功彡200J，-70°C的夏比沖擊功彡100J。
[0010] 本發(fā)明還提供一種上述一種高塑性高韌性厚鋼板的生產(chǎn)方法，其包括冶煉連鑄工 序和加熱乳制工序，具體工藝如下： 1) 加熱工藝：將鋼坯加熱到1180~1240°C，加熱總時(shí)間為t+60min，t為鋼坯厚度，單 位為mm; 2) 乳制工藝：乳制分為二階段，第一階段開乳溫度為KKKTC~1080°C，保證三道次壓 下率在12~18%;第二階段開乳溫度為（Ac3-80)°C，累計(jì)壓下率50~80%，相變溫度Ac3 由以下公式計(jì)算，元素符號(hào)代表該元素的質(zhì)量百分比： Ac3=910-203XSQRT(C)-15. 2XNi+44. 7XSi+104XV+31. 5XMo+13.IXff 3) 冷卻工藝：鋼板乳后入水冷卻，終冷溫度為（Ac3-380) °C，冷卻速度7~15°C/s。
[0011] 本發(fā)明所述鋼坯由以下重量百分含量的成分組成：C:0. 04~0. 09%，Si:0. 10~ 0. 40%，Mn:1. 20 ~1. 65%，Nb:0. 01 ~0. 03%，Ti:0. 005 ~0. 02%，V彡 0. 06%，Ni彡 0. 6%， Cu< 0? 3%，Cr< 0? 3%，P< 0? 010%，S< 0? 005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 本發(fā)明所述鋼坯由以下重量百分含量的成分組成：C:0. 04%，Si:0. 10%，Mn: 1. 20%,Nb：0. 01%,Ti：0. 005%,V：0. 04%,Ni：0. 20%,Cu：0. 20%,Cr：0. 20%,P：0. 006%,S： 0. 003%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明所述鋼坯由以下重量百分含量的成分組成：C:0. 09%，Si:0. 40%，Mn: 1. 65%,Nb：0. 03%,Ti：0. 02%,V：0. 02%,Ni：0. 30%,Cu：0. 10%,Cr：0. 10%,P：0. 005%,S： 0. 002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0014] 本發(fā)明所述鋼坯由以下重量百分含量的成分組成：C:0. 06%，Si:0. 20%，Mn: 1. 40%,Nb：0. 02%,Ti：0. 015%,V：0. 03%,Ni：0. 30%,Cu：0. 10%,Cr：0. 12%,P：0. 006%,S： 0. 001%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0015] 本發(fā)明的成分設(shè)計(jì)依據(jù)如下：較低的碳含量(< 0. 09%)能夠保證鋼板在合適的 冷速下生成鐵素體和超低碳貝氏體組織，從而保證鋼板具有較高的韌性和塑性。適當(dāng)添加 Nb，通過添加0. 01%~0. 03%的Nb來有效抑制鋼板在高溫區(qū)的再結(jié)晶行為，阻止晶粒長大。 適當(dāng)添加Ti，通過添加0. 005%~0. 02%的Ti來有效細(xì)化晶粒。添加適量的Ni和Cu等合 金元素，保證鋼板在較大的厚度情況下具有足夠的淬透性。嚴(yán)格控制鋼水中的有害元素含 量，控制P彡0. 010%，S彡0. 005%，從而提高鋼板的性能穩(wěn)定性。
[0016] 本發(fā)明生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)依據(jù)如下：通過控制合適的加熱溫度和加熱時(shí)間，保證鋼 坯燒透。通過第一階段再結(jié)晶區(qū)的大壓下量乳制，保證鋼板組織均勻致密，晶粒得到細(xì)化； 通過控制第二階段在較低的溫度進(jìn)行乳制，使各道次壓下量得到有效積累，從而使晶粒得 到進(jìn)一步細(xì)化。第二階段較低的乳制溫度還能保證鋼板組織中少量鐵素體的存在，使原始 晶粒得到分割。
[0017] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明鋼板在保證具有較高強(qiáng)度的 前提下，還具有較高的塑性和韌性，所述鋼板的抗拉強(qiáng)度多490MPa，延伸率多26%，鋼板 的-40°C的夏比沖擊功彡300J，-60°C的夏比沖擊功彡200J，-70°C的夏比沖擊功彡100J。滿 足了國內(nèi)外大型鋼結(jié)構(gòu)工程尤其是造船業(yè)對(duì)厚鋼板的需求，可廣泛用于大型極地運(yùn)輸船、 集裝箱船等建造項(xiàng)目中。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]實(shí)施例1 本實(shí)施例鋼板的厚度為50mm，由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成：C:0. 04%，Si: 0. 10%,Mn：1, 20%,Nb：0. 01%,Ti：0. 005%,V：0. 04%,Ni：0. 20%,Cu：0. 20%,Cr：0. 20%,P： 0. 006%，S:0. 003%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0020] 1)加熱工藝：將鋼坯加熱到1180~1200°C，鋼坯厚度為200毫米，加熱總時(shí)間為 260分鐘； 2)乳制工藝：乳制分為二階段，第一階段開乳溫度為1000°C，其中三道次壓下率分別 為14%，15%，15% ;計(jì)算得Ac3溫度為875°C，第二階段開乳溫度為795°C，累計(jì)壓下率50%。
[0021] 3)冷卻工藝：鋼板乳后入水冷卻，終冷溫度為495°C，冷卻速度15°C/s。
[0022] 鋼板拉伸和沖擊性能如表1所示： 表1鋼板的拉伸和沖擊性能
實(shí)施例2