一種高性能耐海洋氣候鋼板及其制造方法
【專利摘要】一種高性能耐海洋氣候鋼板及其制造方法，其成分重量百分比為：C0.040～0.080％、Si≤0.30％、Mn0.40～0.80％、P≤0.015％、S≤0.003％、Cu0.15～0.45％、Ni1.25～1.85％、Mo0.15～0.45％、Ti0.007～0.013％、Nb0.015～0.030％、Als0.035～0.065％、N≤0.0050％、Ca0.001～0.004％、其余為Fe和不可避免的夾雜。本發(fā)明采用超低C－低Mn－高Als－低N－(Cu+高Ni)合金化－Nb微合金化－超微Ti處理的低合金耐候鋼成分體系，控制耐海洋大氣腐蝕參數(shù)η≥1.36、(％Ni)×(％Mo)≥0.27、Ceq≤0.42％、Ca處理且Ca/S比控制在1.0～3.0之間及Ca×S0.28≤1.0×10－3，采用TMCP工藝，獲得優(yōu)良強(qiáng)韌性、強(qiáng)塑性匹配、低屈強(qiáng)比、耐海洋大氣腐蝕特性、可大熱輸入焊接及抗疲勞性能的耐海洋大氣鋼板。
【專利說(shuō)明】一種高性能耐海洋氣候鋼板及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及低碳（高強(qiáng)度）低合金鋼及其制造方法，特別涉及一種高性能耐海洋 氣候鋼板及其制造方法，該耐海洋氣候鋼板屈服強(qiáng)度> 355MPa、抗拉強(qiáng)度> 490MPa、屈強(qiáng) 比<0.80、-40°C的Charpy橫向沖擊功（單個(gè)值）彡100J、可大線能量焊接，大熱輸入焊接 熱影響區(qū)_40°C的Charpy沖擊功（單個(gè)值）彡100J，主要用于無(wú)涂裝濱海橋梁、海洋平臺(tái)、 海洋風(fēng)塔結(jié)構(gòu)等。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，低碳（高強(qiáng)度）低合金鋼是最重要工程結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于石油 天然氣管線、海洋平臺(tái)、船舶制造、橋梁結(jié)構(gòu)、鍋爐壓力容器、建筑結(jié)構(gòu)、汽車(chē)工業(yè)、鐵路運(yùn)輸 及機(jī)械制造之中。低碳（高強(qiáng)度）低合金鋼性能取決于其化學(xué)成分、制造過(guò)程的工藝制度， 其中強(qiáng)度、韌性和焊接性是低碳（高強(qiáng)度）低合金鋼最重要的性能，它最終決定于成品鋼材 的顯微組織狀態(tài)。隨著科技不斷地向前發(fā)展，人們對(duì)鋼的強(qiáng)韌性、焊接性提出更高的要求， 即在維持較低制造成本的同時(shí)大幅度地提高鋼板的綜合機(jī)械性能和使用性能，以減少鋼材 的用量而節(jié)約成本，減輕鋼構(gòu)件自身重量、穩(wěn)定性和安全性。目前世界范圍內(nèi)掀起了發(fā)展新 一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，通過(guò)合金組合設(shè)計(jì)、革新控軋/TMCP技術(shù)及熱處理工藝 獲得更好的顯微組織匹配，從而使鋼板得到更優(yōu)良強(qiáng)韌性、強(qiáng)塑性匹配、低屈強(qiáng)比、耐（海 洋、酸性、堿性等）大氣腐蝕性、更優(yōu)良的焊接性及抗疲勞性能；本發(fā)明鋼板正是采用上述 技術(shù)，低成本地開(kāi)發(fā)出綜合力學(xué)性能、焊接性能均優(yōu)異的耐候建筑結(jié)構(gòu)用厚鋼板。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)制造耐大氣腐蝕焊接結(jié)構(gòu)用厚鋼板時(shí)，一般要在鋼中添加一定量的P、 Ni、Cu、Cr等耐候性合金元素，目的是在鋼板表面形成一層致密的非晶保護(hù)膜，阻止空氣進(jìn) 入鋼板內(nèi)部，達(dá)到耐大氣腐蝕作用（【西山紀(jì)念技術(shù)講座】159-160, P84?P85);由此帶來(lái) 母材鋼板韌性和焊接性較差，尤其焊接接頭的熔合線與熱影響區(qū)沖擊韌性很差。為此日本 采用低C含量成分設(shè)計(jì)，添加微合金元素 Ti、Nb，結(jié)合控制軋制工藝，使鋼板焊接性與低溫 韌性得到大幅度提高。（【制鐵研究】，1982，V〇l. 309，P98 ;R&D神戶制鋼技報(bào)，1988，V〇l. 38， P97);為開(kāi)發(fā)寒冷地區(qū)使用的耐候鋼，日本采用低C 一高A1 -低N -微Ti處理成分設(shè)計(jì) 技術(shù)，結(jié)合控制軋制工藝成功生產(chǎn)出滿足一 40°C低溫韌性耐候鋼板。（【鐵i鋼】，1985， Vol. 71)，S593,但是這些鋼板均只能耐普通大氣腐蝕，不能耐氯離子濃度很高的海洋大氣 腐蝕。（【西山紀(jì)念技術(shù)講座】86-87，Ρ11 ;建設(shè)省土木研究所，鋼材俱樂(lè)部（社），日本橋梁 建設(shè)協(xié)會(huì)（社），與耐候鋼適用橋梁相關(guān)的共同研究報(bào)告書(shū)（XX)，1993)。
[0004] 中國(guó)專利ZL200910048288. 9公開(kāi)的"一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方 法"及中國(guó)專利ZL200910196233. 2公開(kāi)的"60公斤級(jí)高性能耐候鋼板及其制造方法"均為 耐普通大氣腐蝕鋼，這種鋼板不能承受海洋大氣環(huán)境氯離子侵蝕。
[0005] 同時(shí)大量專利文獻(xiàn)只是說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)母材鋼板的低溫韌性，對(duì)于如何在焊接條件 下，獲得優(yōu)良的熱影響區(qū)（HAZ)低溫韌性說(shuō)明得較少，尤其采用大熱輸入焊接時(shí)如何保證 熱影響區(qū)（HAZ)的低溫韌性少之又少。如日本專利昭63 - 93845、昭63 - 79921、昭60 - 258410、特平開(kāi) 4 - 285119、特平開(kāi) 4 - 308035、平 3 - 264614、平 2 - 250917、平 4 - 143246 以及美國(guó)專利 US Patent4855106、US Patent5183198、US Patent4137104。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種高性能耐海洋氣候鋼板及其制造方法，該耐海洋氣候 鋼板屈服強(qiáng)度彡355MPa、抗拉強(qiáng)度彡490MPa、屈強(qiáng)比彡0. 80、-40°C的Charpy橫向沖擊功 (單個(gè)值）> 100J、可大線能量焊接耐海洋大氣結(jié)構(gòu)用鋼板【大熱輸入焊接熱影響區(qū)_40°C 的Charpy沖擊功（單個(gè)值）> 100J】，主要用于無(wú)涂裝濱海橋梁、海洋平臺(tái)、海洋風(fēng)塔結(jié)構(gòu) 等。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 可大熱輸入焊接的耐海洋大氣腐蝕鋼板是厚板產(chǎn)品中難度最大的品種之一，其原 因是該類(lèi)鋼板不僅要求超低C、低碳當(dāng)量Ceq、高韌性、低屈強(qiáng)比、優(yōu)良耐海洋大氣腐蝕特性 及抗疲勞性能，而且鋼板還要能夠承受大熱輸入焊接，焊接熱影響區(qū)低溫沖擊韌性優(yōu)良、焊 接接頭也要具有優(yōu)良的耐海洋大氣腐蝕特性；但是這些性能要求很難同時(shí)滿足。
[0009] 超低C、低碳當(dāng)量Ceq、耐海洋大氣腐蝕特性與高韌性、低屈強(qiáng)比、焊接性之間在成 分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)上相互沖突，很難調(diào)和，即降低C含量、碳當(dāng)量Ceq的同時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)厚鋼 板的高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比；在提高耐海洋大氣腐蝕特性、強(qiáng)度的同時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)鋼板優(yōu)良的焊 接性和低屈強(qiáng)比；如何平衡強(qiáng)度、低溫韌性、低屈強(qiáng)比、焊接性及耐海洋大氣腐蝕特性是本 發(fā)明產(chǎn)品最大的難點(diǎn)之一，也是關(guān)鍵核心技術(shù)。
[0010] 因此本發(fā)明在關(guān)鍵技術(shù)路線、成分和工藝設(shè)計(jì)上，綜合了影響鋼板高強(qiáng)韌性、低屈 強(qiáng)比、焊接性及耐海洋大氣腐蝕特性的關(guān)鍵因素，創(chuàng)造性地采用超低C 一低Μη -高Als - 低N -（Cu+高Ni)合金化一 Nb微合金化一超微Ti處理的低合金耐候鋼成分體系作為 基礎(chǔ)，適當(dāng)提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍，控制耐海洋大氣腐蝕參數(shù)η > 1.36、 (% Ni) X (% Mo)彡0· 27、Ceq彡0· 42%、Ca處理且Ca/S比控制在1. 0?3. 0之間及 CaXS°_28彡1.0父1〇-3，采用特殊的了1?^工藝，獲得優(yōu)良強(qiáng)韌性、強(qiáng)塑性匹配、低屈強(qiáng)比、耐 海洋大氣腐蝕特性、可大熱輸入焊接及抗疲勞性能的耐海洋大氣鋼板，特別適宜于無(wú)涂裝 濱海橋梁、海洋平臺(tái)、海洋風(fēng)塔結(jié)構(gòu)等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本穩(wěn)定批量工業(yè)化生產(chǎn)。
[0011] 具體的，本發(fā)明的一種高性能耐海洋氣候鋼板，其成分重量百分比為：
[0012] C:0.040%? 0.080%
[0013] Si 0. 30%
[0014] Mn :0· 40%?0· 80%
[0015] P 0. 015%
[0016] S 0. 003%
[0017] Cu :0· 15%?0· 45%
[0018] Ni :1· 25%?1. 85%
[0019] Mo :0· 15%?0· 45%
[0020] Ti:0.007%?0.013%
[0021] Nb:0.015%? 0.030%
[0022] Als :0· 035%?0· 065%
[0023] K 0.0050%
[0024] Ca:0.001%? 0.004%
[0025] 其余為Fe和不可避免的夾雜；且上述元素含量必須同時(shí)滿足如下關(guān)系：
[0026] 耐海洋大氣腐蝕參數(shù)η彡1. 36,其中：
[0027] n = 1/{(1. 0-0. 16[% C]) (1. 0+0. 05[% Si]) (1. 0+0. 016[% Mn]) (1. 〇-〇. 5[% P]) (1. 0+0. 19[ % S]) (1. 0-0. 10[ % Cu]) (1. 0-0. 12[ % Ni]) (1. 〇-〇. 30[ % Mo]) (1. 0-1. 7[% Ti])}；
[0028] (% Ni) X (% Mo) ^ 0. 27 ；
[0029] Ceq 彡 0· 42%，且，C 彡 0· 07%，其中，
[0030] Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 ；
[0031] Ca/S 在 1.0 ?3.0 之間，且 CaXS〇·28 彡 1.0X10 -3;
[0032] 獲得的鋼板組織是均勻細(xì)小鐵素體+珠光體（正火軋制型）/均勻細(xì)小鐵素體+ 貝氏體，鋼板鐵素體晶粒度小于9. 0級(jí)。
[0033] 眾所周知，碳對(duì)鋼板低溫沖擊韌性、焊接性影響很大，從改善鋼板的低溫沖擊韌性 及焊接性角度，希望鋼中C含量比較低為宜；但從鋼板的強(qiáng)度，更重要的從正火軋制、TMCP 過(guò)程顯微組織控制、降低屈強(qiáng)比的角度，C含量不宜過(guò)低，過(guò)低C含量不僅導(dǎo)致奧氏體晶界 遷移率高，這給TMCP過(guò)程均勻細(xì)化組織帶來(lái)較大問(wèn)題，易形成混晶組織，而且造成屈強(qiáng)比 升高；同時(shí)過(guò)低C含量還造成晶界結(jié)合力降低，導(dǎo)致鋼板低溫沖擊韌性低下、焊接熱影響區(qū) 低溫沖擊韌性劣化；C含量高于0. 08%時(shí)，不僅鋼水凝固進(jìn)入包晶反應(yīng)區(qū)、導(dǎo)致板坯內(nèi)部偏 析、表面裂紋形成的幾率增加，更重要的是劣化鋼板的焊接性和抗疲勞性能；綜合以上的因 素，C的含量控制在0. 04%?0. 08%之間。
[0034] Si促進(jìn)鋼水脫氧并能夠提高鋼板強(qiáng)度，但是采用A1脫氧的鋼水，Si的脫氧作用不 大，Si雖然能夠提高鋼板的強(qiáng)度，但是Si嚴(yán)重?fù)p害鋼板的低溫韌性和焊接性，尤其在大熱 輸入焊接條件下，Si不僅促進(jìn)Μ-A島形成，而且形成的Μ-A島尺寸大、分布不均勻，嚴(yán)重?fù)p 害焊接熱影響區(qū)（HAZ)的低溫韌性和抗疲勞性能，因此鋼中的Si含量應(yīng)盡可能控制得低， 考慮到煉鋼過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和可操作性，Si含量控制在< 0. 30%。
[0035] Mn作為合金元素在鋼板中除提高強(qiáng)度和改善韌性外，還具有擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，降 低ACl、Ac3、Ar^ Ar3點(diǎn)溫度，細(xì)化鐵素體晶粒之作用；加入過(guò)多Mn會(huì)增加鋼板內(nèi)部偏析程 度，降低鋼板力學(xué)性能的均勻性和低溫韌性；并且提高鋼板的淬硬性，影響鋼板大線能量焊 接性。而小熱輸入焊接時(shí)，焊接熱影響區(qū)易形成脆硬組織如馬氏體、上貝氏體；其次，Mn含 量過(guò)高將導(dǎo)致鋼板屈強(qiáng)比升高；更重要的是Mn含量比較高時(shí)，鋼板耐海洋大氣腐蝕特性急 劇惡化，因此鋼板Mn含量應(yīng)控制在較低水平；綜合考慮上述因素，Mn含量控制在0. 40 %? 0. 80%之間。
[0036] P雖然具有改善鋼板耐海洋大氣腐蝕之作用，但P對(duì)鋼板的低溫沖擊韌性、焊接性 具有巨大的損害作用，因此不能采用P來(lái)改善鋼板耐海洋大氣腐蝕；因此鋼中P含量希望越 低越好，但考慮到煉鋼條件、煉鋼成本、煉鋼廠內(nèi)物流順暢，要求P含量控制在< 0. 015%。
[0037] S作為鋼中有害夾雜對(duì)鋼板的低溫韌性（尤其橫向低溫韌性）、耐海洋大氣腐蝕特 性損害作用很大，此外s在鋼中與Mn結(jié)合，形成MnS夾雜物，在熱軋過(guò)程中，MnS的可塑性 使MnS沿軋向延伸，形成沿軋向MnS夾雜物帶，嚴(yán)重?fù)p害鋼板的橫向低溫沖擊韌性、Z向性 能和焊接性，同時(shí)S還是熱軋過(guò)程中產(chǎn)生熱脆性的主要元素；希望越低越好，但考慮到煉鋼 條件、煉鋼成本、煉鋼廠內(nèi)物流順暢原則，要求S含量控制在< 0.003%。
[0038] 對(duì)于耐海洋大氣腐蝕特性鋼板而言，添加一定數(shù)量的Cu是必不可少的；此外，Cu 作為奧氏體穩(wěn)定化元素，可以同時(shí)提高鋼板強(qiáng)度且對(duì)鋼板低溫韌性影響較?。坏尤脒^(guò)多 的Cu時(shí)，在熱軋和正火處理過(guò)程中，將發(fā)生細(xì)小彌散的ε -Cu沉淀（Cu在鐵素體中固溶度 約0. 45%左右），損害鋼板的低溫韌性，同時(shí)還可能造成銅脆；但如果加入Cu含量過(guò)少，達(dá) 不到無(wú)涂裝耐海洋大氣腐蝕的作用，因此Cu含量控制在0. 15%?0. 45%之間。
[0039] Ni是改善鋼板耐海洋大氣腐蝕特性關(guān)鍵合金元素之一，在鋼中添加一定數(shù)量的 Ni元素，可以促使鋼板表面形成穩(wěn)定的、致密的、抗氯離子侵蝕剝落的非晶層，抑制氯離子、 氧原子的通透性，改善鋼板耐海洋大氣腐蝕特性；其次，高pH值的非晶氧化非晶層，抑制電 化學(xué)反應(yīng)，改善鋼板耐海洋大氣腐蝕特性；此外，Ni是鋼板獲得優(yōu)良低溫韌性不可缺少的 合金元素；因此從理論上講，鋼中Ni含量在一定范圍內(nèi)越高越好，但是Ni是一種很貴的合 金元素，從低成本批量生產(chǎn)角度，適宜的加入量為1. 25%?1. 85%。
[0040] Mo可以大幅度提高致密的、抗氯離子侵蝕剝落非晶層的穩(wěn)定性，向鋼中添加 Mo元 素，促使非晶層中形成Μο〇Λ離子，極大地抑制氯離子通透性，提高抗氯離子侵蝕的特性，因 此Mo對(duì)于鋼板耐海洋大氣腐蝕特性不可欠缺；但是當(dāng)Mo添加過(guò)多時(shí)，不僅嚴(yán)重?fù)p害鋼板的 延伸率、低溫韌性、大熱輸入焊接性，而且增加鋼板生產(chǎn)成本；因此鋼中Mo適宜添加范圍為 0. 15%?0. 45%。
[0041] N的控制范圍與Ti的控制范圍相對(duì)應(yīng)，對(duì)于改善鋼板焊接性能，Ti/N在2. 0?4. 0 之間最佳。N含量過(guò)低，生成TiN粒子數(shù)量少、尺寸大，不能起到改善鋼的焊接性的作用，反 而對(duì)焊接性有害；但是N含量過(guò)高時(shí)，鋼中自由[N]增加，尤其大熱輸入焊接條件下熱影響 區(qū)（HAZ)自由[N]含量急劇增加，嚴(yán)重?fù)p害HAZ低溫韌性，惡化鋼的焊接性。因此N含量控 制在< 0· 0050%。
[0042] 鋼中加入微量的Ti目的是與鋼中N結(jié)合，生成穩(wěn)定性很高的TiN粒子，抑制焊接 HAZ區(qū)奧氏體晶粒長(zhǎng)大和改變二次相變產(chǎn)物，改善大熱輸入焊接HAZ的低溫韌性。鋼中添 加的Ti含量要與鋼中的N含量匹配，匹配的原則是TiN不能在液態(tài)鋼水中析出而必須在固 相中析出；因此TiN的析出溫度必須確保低于1400°C，根據(jù)log[Ti] [N] = - 16192/T+4. 72 可以確定Ti的加入量。當(dāng)加入Ti含量過(guò)少（〈0.007% )，形成TiN粒子數(shù)量不足，不足以 抑制HAZ的奧氏體晶粒長(zhǎng)大和改變二次相變產(chǎn)物而改善大線能量焊接HAZ的低溫韌性；力口 入Ti含量過(guò)多（>0.013%)時(shí)，TiN析出溫度超過(guò)1400°C，部分TiN顆粒在鋼液凝固過(guò)程 中析出大尺寸的TiN粒子，這種大尺寸TiN粒子不但不能抑制HAZ的奧氏體晶粒長(zhǎng)大，反而 成為裂紋萌生的起始點(diǎn)；因此Ti含量的最佳控制范圍為0. 007%?0. 013%。
[0043] 鋼板中的Als能夠固定鋼中的自由[N]，降低焊接熱影響區(qū)（HAZ)自由[N]，促進(jìn) 鐵素體在焊接冷卻循環(huán)中析出（先期析出的A1N可作為鐵素體的形核位置，細(xì)化HAZ的顯 微組織），改善大熱輸入焊接HAZ的低溫沖擊韌性作用；但鋼中加入過(guò)量的Als不但會(huì)在鋼 中形成大量彌散的針狀A(yù)1 203夾雜物，損害鋼板低溫沖擊韌性和焊接性，根據(jù)鋼板成分體系 分析，最佳Als含量控制在0. 035%?0. 065%之間。
[0044] 鋼中添加微量的Nb元素目的是進(jìn)行未再結(jié)晶控制軋制、提高正火軋制、TMCP鋼板 強(qiáng)度，當(dāng)Nb添加量低于0. 015%時(shí)，除不能有效發(fā)揮的未再結(jié)晶區(qū)、兩相區(qū)控軋作用之外， 對(duì)TMCP鋼板強(qiáng)化能力也不足；當(dāng)Nb添加量超過(guò)0. 030%時(shí)，大熱輸入焊接條件下誘發(fā)上貝 氏體（Bu)形成和Nb(C，N)二次析出脆化作用，嚴(yán)重?fù)p害大熱輸入焊接熱影響區(qū)（HAZ)的低 溫韌性，因此Nb含量控制在0. 015%?0. 030%之間，獲得最佳的控軋效果、實(shí)現(xiàn)TMCP鋼板 強(qiáng)韌化的同時(shí)，又不損害大熱輸入焊接HAZ的韌性。
[0045] 對(duì)鋼進(jìn)行Ca處理，一方面可以純凈鋼液，另一方面對(duì)鋼中硫化物進(jìn)行變性處理， 使之變成不可變形的、穩(wěn)定細(xì)小的球狀硫化物，抑制S的熱脆性、提高鋼板沖擊韌性和Z向 性能、改善鋼板沖擊韌性的各向異性。Ca加入量的多少，取決于鋼中S含量的高低，Ca加入 量過(guò)低，處理效果不大；Ca加入量過(guò)高，形成Ca(0，S)尺寸過(guò)大，脆性也增大，可成為斷裂 裂紋起始點(diǎn)，降低鋼的低溫韌性，同時(shí)還降低鋼質(zhì)純凈度、污染鋼液，因此Ca含量的控制范 圍為 0· 001%?0· 004%。
[0046] 特別是，上述元素含量必須同時(shí)滿足如下關(guān)系：
[0047] 耐海洋大氣腐蝕參數(shù)η彡1. 36,其中：
[0048] n = 1/{(1. 0-0. 16[% C]) (1. 0+0. 05[% Si]) (1. 0+0. 016[% Mn]) (1. 〇-〇. 5[% P]) (1. 0+0. 19[ % S]) (1. 0-0. 10[ % Cu]) (1. 0-0. 12[ % Ni]) (1. 〇-〇. 30[ % Mo]) (1. 0-1. 7[% Ti])}，確保鋼板具有優(yōu)良的耐海洋大氣腐蝕特性。
[0049] (% Ni) X (% Mo)彡0· 27,保證鋼板表面形成穩(wěn)定致密的、抗氯離子侵蝕剝落的非 晶層，且由于Ni、Mo復(fù)合疊加作用，進(jìn)一步提高非晶層穩(wěn)定性與致密性，且高濃度Μο〇Λ離 子阻礙氯離子通透性，改善了鋼板耐海洋大氣腐蝕特性。
[0050] Ceq 彡 0· 42%且 C 彡 0· 07%，其中 Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15,確保 鋼板具有優(yōu)良的焊接性，鋼板可以承受大熱輸入焊接，焊接熱影響區(qū)低溫韌性優(yōu)良；
[0051] Ca/S在1. 0?3. 0之間且CaXS°_28彡1. 0X 10 -3,確保硫化球化且?jiàn)A雜物對(duì)低溫 韌性和焊接性影響降低到最小的同時(shí)，Ca(0, S)粒子均勻細(xì)小分布在鋼中，抑制大熱輸入焊 接熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大，改善焊接熱影響區(qū)低溫韌性。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明鋼板組織是均勻細(xì)小鐵素體+珠光體（正火軋制型）/均勻細(xì)小鐵素 體+貝氏體（TMCP型），鋼板鐵素體晶粒度小于9. 0級(jí)，實(shí)現(xiàn)鋼板的強(qiáng)度、低溫韌性、低屈強(qiáng) t匕、耐海洋大氣腐蝕性、大熱輸入焊接性及抗疲勞性能。
[0053] 本發(fā)明的高性能耐海洋氣候鋼板的制造方法，其包括如下步驟：
[0054] 1)冶煉、鑄造
[0055] 按上述權(quán)利要求1的成分冶煉、連鑄成坯；連鑄工藝采用輕壓下技術(shù)，連鑄輕壓下 率控制在2%?6%之間，中間包澆注溫度在1540?1560°C之間，拉坯速度0.6?1.0m/ min ；
[0056] 2)板述加熱，加熱溫度1050?1130°(：,板述出爐后采用高壓水除鱗，除鱗不盡可 反復(fù)除鱗；
[0057] 3)車(chē)L制
[0058] 第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進(jìn)行連續(xù)軋制，確保形變金屬發(fā)生 動(dòng)態(tài)/靜態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒；
[0059] 第二階段采用奧氏體單相區(qū)控制軋制，控軋開(kāi)軋溫度800°C?880°C，乳制道次壓 下率彡8%，累計(jì)壓下率彡50%，終軋溫度780°C?840°C ;
[0060] 4)冷卻
[0061] 控軋結(jié)束后，板厚< 50mm的鋼板自然空冷至室溫；板厚> 50mm的鋼板進(jìn)行加速冷 卻；鋼板開(kāi)冷溫度終軋溫度760?800°C，冷卻速度彡5°C /s，停冷溫度為450?550°C，隨 后鋼板自然空冷至室溫。
[0062] 本發(fā)明的有益效果：
[0063] 本發(fā)明采用合金元素組合設(shè)計(jì)與正火軋制或TMCP工藝相結(jié)合，最大限度地提高 了合金元素 Cu、Ni改善耐海洋大氣腐蝕性及綜合力學(xué)性能（尤其強(qiáng)度、低溫韌性及大熱輸 入焊接性）的潛能，降低了噸鋼貴重合金元素 Cu、Ni的用量；而且，用正火軋制或TMCP工藝 代替離線熱處理工藝，減少了制造工序，縮短制造周期；鋼板獲得了優(yōu)良強(qiáng)度、低溫韌性、低 屈強(qiáng)比、耐海洋大氣腐蝕性、大熱輸入焊接性及抗疲勞性能，特別適宜于用做無(wú)涂裝濱海橋 梁、海洋平臺(tái)、海洋風(fēng)塔結(jié)構(gòu)等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本穩(wěn)定批量工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明不僅降 低貴重資源消耗，降低制造成本，縮短了制造周期，也降低了生產(chǎn)組織難度（Cu、Ni元素含 量較高的鋼板，連鑄坯表面質(zhì)量較差，一般均需要下線進(jìn)行表面清理，有時(shí)還需要進(jìn)行表面 著色滲透檢查即所謂PT檢查），同時(shí)還消除了大量含Cu、Ni的廢鋼回收的困難，實(shí)現(xiàn)制造 過(guò)程的綠色環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0064] 圖1為本發(fā)明鋼實(shí)施例E的顯微組織（1/4厚度處）照片。

【具體實(shí)施方式】
[0065] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0066] 表1所不為本發(fā)明鋼實(shí)施例的成分，表2、表3為本發(fā)明實(shí)施例的制造工藝，表4為 本發(fā)明實(shí)施例鋼的性能。
[0067] 本發(fā)明實(shí)施例制造工藝流程為：TDS鐵水深度脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF - RH (喂Si - Ca絲）一連鑄（采用輕壓下工藝）一板坯下線精整一板坯定尺火切一加熱一正火軋制或 TMCP -鋼板自然空冷一AUT/MUT -鋼板切邊、切頭尾一取樣與性能驗(yàn)測(cè)一切定尺鋼板一表 面質(zhì)量和外觀尺寸、標(biāo)識(shí)及檢測(cè)一出廠。
[0068] 由圖1可以看出，本發(fā)明鋼實(shí)施例E的顯微組織為均勻細(xì)小鐵素體+彌散分布貝 氏體，鋼板的鐵素體晶粒度達(dá)到10級(jí)。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明鋼板技術(shù)特點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)合理的合金元素的組合設(shè)計(jì)與正火軋制或 TMCP工藝相結(jié)合，鋼板即可獲得高強(qiáng)度、優(yōu)良的低溫韌性、低屈強(qiáng)比、優(yōu)良的耐海洋大氣腐 蝕性、可大熱輸入焊接性及抗疲勞性能，因而提高構(gòu)件安全可靠性、節(jié)約了用戶構(gòu)件制造的 成本、縮短了用戶構(gòu)件制造的時(shí)間、大大降低了用戶維護(hù)使用成本、延長(zhǎng)了構(gòu)件服役周期， 為用戶創(chuàng)造了巨大的價(jià)值，因而此類(lèi)鋼板是高附加值、綠色環(huán)保性的產(chǎn)品；由于本發(fā)明鋼板 生產(chǎn)過(guò)程中不需要添加任何設(shè)備，制造工藝簡(jiǎn)潔、生產(chǎn)過(guò)程控制容易，因此制造成本低廉， 具有很高性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；且技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，可以向所有具有高剛度軋機(jī)、加速冷卻設(shè) 備的厚板生產(chǎn)廠家推廣，具有很強(qiáng)的商業(yè)推廣性，具有較高的技術(shù)貿(mào)易價(jià)值。
[0070] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，海洋開(kāi)發(fā)與海洋工程建設(shè)工程量越來(lái)越大，綠色環(huán)保性 材料作為國(guó)家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目越來(lái)越受到重視，環(huán)保硬性約束指標(biāo)將逐漸擴(kuò)展到基礎(chǔ)設(shè)施工 程項(xiàng)目，作為綠色環(huán)保型高性能耐海洋大氣腐蝕鋼板具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前寶鋼股份 厚板廠已成功采用本發(fā)明試制出綜合性能優(yōu)良的耐海洋大氣腐蝕鋼板，該產(chǎn)品獲得上海市 政工程設(shè)計(jì)研究院認(rèn)可，準(zhǔn)備試用于浙江寧波春曉跨海大橋。
[0071] 表1 單位：重量百分比

【權(quán)利要求】
1. 一種高性能耐海洋氣候鋼板，其成分重量百分比為： C:0.040%? 0.080% Si 0. 30% Μη :0. 40%?0. 80% Ρ 0. 015% S 0. 003% Cu :0. 15%?0. 45% Ni :1. 25%?1. 85% Mo :0. 15%?0. 45% Ti :0. 007%?0. 013% Nb :0. 015%?0. 030% Als :0. 035%?0. 065% N 0. 0050% Ca :0. 001%?0. 004% 其余為Fe和不可避免的夾雜；且上述元素含量必須同時(shí)滿足如下關(guān)系： 耐海洋大氣腐蝕參數(shù)Π > 1.36,其中： η = 1/ {(1. 0-0. 16 [ % C]) (1. 0+0. 05 [ % Si]) (1. 0+0. 016 [ % Μη]) (1. 〇-〇. 5 [ % Ρ]) (1. 0+0. 19 [ % S]) (1. 0-0. 10 [ % Cu]) (1. 〇-〇. 12 [ % Ni]) (1. 〇-〇. 30 [ % Mo]) (1. 〇-l. 7 [ % Ti])}； (% Ni) X (% Mo) ^ 0. 27 ； Ceq 彡 0· 42%，且，C 彡 0· 07%，其中， Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 ； Ca/S 在 1. 0 ?3. 0 之間，且 CaXS〇·28 彡 1. 0X10 -3 ; 獲得的鋼板組織是均勻細(xì)小鐵素體+珠光體（正火軋制型）/均勻細(xì)小鐵素體+貝氏 體，鋼板鐵素體晶粒度小于9. 0級(jí)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高性能耐海洋氣候鋼板的制造方法，其特征是，包括如下步驟： 1) 冶煉、鑄造 按上述權(quán)利要求1的成分冶煉、連鑄成坯；連鑄工藝采用輕壓下技術(shù)，連鑄輕壓下率控 制在2%?6%之間，中間包澆注溫度在1540?1560°C之間，拉坯速度0. 6?1. Om/min ; 2) 板坯加熱，加熱溫度1050?1130°C，板坯出爐后采用高壓水除鱗，除鱗不盡可反復(fù) 除鱗； 3) 軋制 第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進(jìn)行連續(xù)軋制，確保形變金屬發(fā)生動(dòng)態(tài)/ 靜態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒； 第二階段采用奧氏體單相區(qū)控制軋制，控軋開(kāi)軋溫度800°C?880°C，乳制道次壓下率 彡8%，累計(jì)壓下率彡50%，終軋溫度780°C?840°C ; 4) 冷卻 控乳結(jié)束后，板厚< 50mm的鋼板自然空冷至室溫；板厚> 50mm的鋼板進(jìn)行加速冷卻； 鋼板開(kāi)冷溫度終軋溫度760?800°C，冷卻速度彡5°C /s，停冷溫度為450?550°C，隨后鋼 板自然空冷至室溫。
【文檔編號(hào)】C22C38/16GK104046898SQ201410299647
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】劉自成, 吳勇, 施青 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司