一種極地用-80℃低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用tmcp鋼的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，設(shè)及一種超低碳微合金高強(qiáng)鋼寬厚板及其制造方法，具體 地說(shuō)是一種極地用-80°C低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著我國(guó)造船業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)了船用寬厚板的快速發(fā)展?，F(xiàn)代造船業(yè)正 向著大型化、輕量化發(fā)展，高強(qiáng)度、高質(zhì)量等級(jí)的船用寬厚、特厚板應(yīng)用比例正在不斷的增 高。傳統(tǒng)鐵素體珠光體鋼通過(guò)提高冷速改善強(qiáng)度和初性的能力有限；回火馬氏體高強(qiáng)鋼通 常合金成本與制造成本較高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。而通過(guò)調(diào)整低碳貝氏體鋼成分可W在很寬的冷 速范圍內(nèi)得到強(qiáng)初性匹配良好高強(qiáng)鋼，并具有優(yōu)異的焊接性能。利用低碳貝氏體運(yùn)一特性 可W很容易的生產(chǎn)高等級(jí)特厚規(guī)格鋼板。
[0003] 通常來(lái)說(shuō)，金屬材料一般通過(guò)綜合強(qiáng)化效應(yīng)達(dá)到較好的綜合力學(xué)性能，具體方法 有細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化等。在各種強(qiáng)化機(jī)制中，細(xì)晶強(qiáng)化 是同時(shí)提高鋼板強(qiáng)度和初性的唯一方式。
[0004] 為了降低制造成本，實(shí)現(xiàn)輕量化建設(shè)，在提高鋼材的強(qiáng)度的同時(shí)得到強(qiáng)初性匹配 良好的鋼材，需要合理的利用合金化，重點(diǎn)通過(guò)社制工藝細(xì)化晶粒，使鋼材獲得理想的組織 形態(tài)，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高初目標(biāo)。 陽(yáng)0化]現(xiàn)有的設(shè)及低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼及其制造方法，主要是通過(guò)控社 控冷或熱處理方法獲得高強(qiáng)度鋼板，具體生產(chǎn)方法如下： 中國(guó)專利CN201310083442. 2提供了一種E40高強(qiáng)度船板鋼及制備方法，C:0. 13~0. 16%，Si :0. 2~0. 4%，Μη :1. 5~1. 6%，P 0. 03%，S 0. 005%，Ni :0. 30~0. 35%，V : 0. 055~0. 065%，佩：0. 035~0. 045%，Ti :0. 010~0. 020%，Als :0. 015~0. 035%，余量為Fe，其 E40高強(qiáng)度船板鋼其制備方法，包括鐵水預(yù)處理工藝、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝、吹氣處理工藝、LF精 煉工藝、VD精煉工藝、連鑄工藝、加熱工藝、控社控冷、堆冷工藝、熱處理工藝。其屈服強(qiáng)度 控制在430~450MPa，抗拉強(qiáng)度控制在550~580MPa，伸長(zhǎng)率控制在22%~24%，-40°C夏比V型 沖擊功控制在210~280J。其發(fā)明采用正火控冷工藝交貨，與TMCP工藝性比生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜， 生產(chǎn)成本高，并且質(zhì)量等級(jí)僅達(dá)到E級(jí)水平，不能使用于極寒地區(qū)等惡劣環(huán)境下。
[0006] 中國(guó)專利CN201310333265. 9提供了一種具有良好低溫初性的熱機(jī)械控制鋼 板及其制造方法，其發(fā)明中的TMCP型E40鋼板，按重量百分比計(jì)，包括W下組分：C : 0. 04~0. 10% ;Si :0. 10~0. 30% ;Mn :1. 20~1. 60% ;P《0. 018% ;S《0. 010% ;Alt :0. 02~0. 07〇/〇; Ni :0. 10~0. 40% ;Cu :0. 10~0. 30% ;Mo :0. 01~0. 08% ;Ti :0. 01~0. 02% ;佩：0. 02~0. 04% ;V為 0. 03~0. 07% ;余量為化和不可避免的微量雜質(zhì)。其發(fā)明得到了具有良好低溫初性的TMCP 型E40鋼板及其制造方法，但其鋼板厚度范圍僅為10~70mm，且質(zhì)量等級(jí)僅達(dá)到E級(jí)水平， 同樣不能使用于極寒地區(qū)等惡劣環(huán)境下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于W上現(xiàn)有技術(shù)的不足，綜合考慮到超低碳微合金高強(qiáng)鋼寬厚板的高強(qiáng)初性匹 配，本發(fā)明的目的是提供一種極地用-80°c低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方 法，該方法W提高鋼板-80°C低溫初性為目的，得到的鋼板力學(xué)性能優(yōu)異，可操作性強(qiáng)，成本 低，生產(chǎn)效率高。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的： 一種極地用-80°c低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方法，其特征在于該生產(chǎn) 方法包含W下工序： 1) 連鑄巧加熱溫度介于1050~1250°C，采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)兩階 段控制社制，在再結(jié)晶溫度975~llOCrC的溫度范圍內(nèi)完成粗社，社成1. 5~4. 5倍成品厚 度的中間巧； 2) 再結(jié)晶區(qū)社制完成之后中間巧加速冷卻至Ar3W下，靠中間巧屯、部熱量將近表重新 返溫，待中間巧表面溫度穩(wěn)定到設(shè)定開社溫度后進(jìn)行未再結(jié)晶區(qū)社制，進(jìn)行累積壓下率為 35%W上的社制； 3) 鋼板社后W5°C/sW上的平均冷速?gòu)腁r3點(diǎn)W上巧0~80°C的溫度冷卻至500°CW 下。
[0009] 進(jìn)一步，所述鋼巧在再結(jié)晶區(qū)社制的累積壓下率為45%W上。再結(jié)晶區(qū)社制完成 之后中間巧加速冷卻至Ar3W下的冷速為10~60°C/s。所述鋼板厚度范圍在10~100mm之 間。
[0010] 本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化的合金元素組合、合理的巧料設(shè)計(jì)、合理的控制兩階段社制變形 壓下量；采用嚴(yán)格的巧料加熱制度，控制鑄巧原始奧氏體晶粒尺寸；一階段社制時(shí)盡量采 用大壓下工藝，控制鑄巧奧氏體再結(jié)晶量；采用超快冷或ACC設(shè)備加速冷卻中間巧，通過(guò)中 間巧近表返溫的同時(shí)控制中間巧厚度方向的溫度梯度；配合精社階段壓下制度，使奧氏體 晶粒扁平化，引入大量的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)為針狀鐵素體形核提供足量的形核質(zhì)點(diǎn)，并通過(guò)中間巧 厚度方向的溫度梯度將變形傳遞到鋼板屯、部；最后通過(guò)超快冷或ACC設(shè)備控制鋼板平均冷 速和返紅溫度，控制相變組織類型和尺寸，最終得到鋼板板厚方向性能均勻的近表超細(xì)晶 超低碳微合金高強(qiáng)鋼寬厚板。
[0011] 通過(guò)合理的低碳、低Ceq設(shè)計(jì)，低硫憐冶煉工藝，加入適量的Si、Mn配合化、化、Mo 等合金元素各自添加或任意組合等方式，并輔WA1、佩、V、Ti等微量元素，在適當(dāng)發(fā)揮固溶 強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化作用的同時(shí)，重點(diǎn)依靠細(xì)晶強(qiáng)化方式同時(shí)提高所述鋼板強(qiáng)度和 初性。
[0012] 本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的成分控制，利用TMCP技術(shù)獲得了一種極地用-80°c低溫初性優(yōu) 異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方法。鋼板近表附近為針狀鐵素體和板條貝氏體的混合組 織、鋼板1/4和1/2處為針狀鐵素體+低碳粒狀貝氏體或鐵素體+珠光體組織。
[0013] 本發(fā)明鋼板強(qiáng)初性良好，具有優(yōu)良的冷彎成型性能、低溫初性優(yōu)異。通過(guò)本發(fā)明獲 得的-80°C低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼：材料的厚度范圍為10~100mm，屈服強(qiáng)度、抗 拉強(qiáng)度、延伸率滿足GB712和各大船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)，-80°C低溫沖擊> 200J。具有生產(chǎn)工藝穩(wěn) 定，可操作性強(qiáng)，W及低成本、高性能等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中100mm厚低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼1/4處金 相組織形貌，圖中為針狀鐵素體+粒狀貝氏體的混合組織。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但不局限于下述實(shí)施例。
[0016] 一種極地用-80°C低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方法，包含W下工 序：連鑄巧加熱溫度介于1050~1250°C，采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)兩階段 控制社制，在再結(jié)晶溫度975~llOCrC的溫度范圍內(nèi)完成粗社，社成1. 5~4. 5倍成品厚度 的中間巧；再結(jié)晶區(qū)社制完成之后中間巧加速冷卻至Ar3W下，靠中間巧屯、部熱量將近表 重新返溫，待中間巧表面溫度穩(wěn)定到設(shè)定開社溫度后進(jìn)行未再結(jié)晶區(qū)社制，進(jìn)行累積壓下 率為35%W上的社制；鋼板社后W5°C/sW上的平均冷速?gòu)腁r3點(diǎn)W上+20~80°C的溫度冷 卻至500°CW下。
[0017] 實(shí)施例中-80°C低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼社制工藝如表1所示，-80°C 低溫初性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼力學(xué)性能如表2所示。 陽(yáng)〇1引 實(shí)施例1 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝a進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例1所示。
[0019] 實(shí)施例2 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝b進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例2所示。
[0020] 實(shí)施例3 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝C進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例3所示。 陽(yáng)OW 實(shí)施例4 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝d進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例4所示。 陽(yáng)0巧 實(shí)施例5 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝e進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例5所示。 陽(yáng)〇2引 實(shí)施例6 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝f進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例6所示。
[0024] 實(shí)施例7 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝g進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例7所示。 陽(yáng)〇2引 實(shí)施例8 目標(biāo)鋼種社制工藝如表1中工藝h進(jìn)行社制，常規(guī)力學(xué)性能如表2中實(shí)施例8所示。 [0026]表 1
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可w有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的 技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種極地用-80°c低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方法，其特征在于該生 產(chǎn)方法包含以下工序： 1) 連鑄坯加熱溫度介于1050~1250°C，采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)兩階 段控制乳制，在再結(jié)晶溫度975~1100°C的溫度范圍內(nèi)完成粗乳，乳成1. 5~4. 5倍成品厚 度的中間坯； 2) 再結(jié)晶區(qū)乳制完成之后中間坯加速冷卻至Ar3以下，靠中間坯心部熱量將近表重新 返溫，待中間坯表面溫度穩(wěn)定到設(shè)定開乳溫度后進(jìn)行未再結(jié)晶區(qū)乳制，進(jìn)行累積壓下率為 35%以上的乳制； 3) 鋼板乳后以5°C/s以上的平均冷速?gòu)腁r3點(diǎn)以上+20~80°C的溫度冷卻至500°C以 下。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地用_80°C低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方 法，其特征在于：所述鋼坯在再結(jié)晶區(qū)乳制的累積壓下率為45%以上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地用_80°C低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方 法，其特征在于：再結(jié)晶區(qū)乳制完成之后中間坯加速冷卻至Ar3以下的冷速為10~60°C/s。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地用_80°C低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方 法，其特征在于：所述鋼板厚度范圍在l〇~l〇〇mm之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種極地用-80℃低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼的制造方法。本發(fā)明以常見(jiàn)連鑄坯為原料，低磷硫冶煉工藝，采用TMCP工藝軋制。軋制時(shí)將中間坯近表加速冷卻至Ar3以下，靠中間坯心部熱量將近表重新返溫，待中間坯表面溫度穩(wěn)定到設(shè)定開軋溫度后進(jìn)行未再結(jié)晶區(qū)軋制，軋后采用超快冷設(shè)備加速冷卻，從而得到-80℃低溫韌性優(yōu)異的高強(qiáng)度船用TMCP鋼。本發(fā)明鋼板力學(xué)性能優(yōu)異，可操作性強(qiáng)，成本低，生產(chǎn)效率高。
【IPC分類】C22C38/14, C21D8/02
【公開號(hào)】CN105256117
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510686845
【發(fā)明人】王同良, 邱保文, 崔強(qiáng)
【申請(qǐng)人】南京鋼鐵股份有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日