[发明专利]80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低碳高强度低合金钢的制造技术，特别涉及80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造方法，钢板抗拉强度≥780MPa，屈服强度≥690MPa，延伸率δ₅≥18％，-60℃夏比横向冲击功(单个值)≥70J，优良焊接性，焊接热影响区(HAZ)的-60℃的Charpy冲击功(单个值)≥47J，成品板厚≥100mm。 

背景技术

众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对高强钢的强韧性、强塑性匹配提出更高的要求，即在维持较低的制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高钢结构安全稳定性和冷热加工性。目前日韩欧盟范围内掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计和革新制造工艺技术获得更好的组织匹配，使高强钢获得更优良的强韧性、强塑性匹配。 

传统的抗拉强度≥780MPa、钢板厚度≥100mm的高强钢板主要通过离线调质工艺(Q+T)生产；但是对于钢板厚度≤60mm，也可以采用在线调质工艺来生产；对于生产板厚≥100mm的钢板必要具有足够高的淬透性，即淬透性指数DI≥2×成品钢板厚度【DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)】，以确保钢板具有足够高的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与性能的均匀，因而不可避免地向钢中加入大量Cr、Mo、Ni、 Cu等合金元素，参见日本专利昭59-129724、平1-219121以及新日铁制钢研究第314号-1984、日本钢管技报No.107-1985、新日铁技报第348号-1993、川崎制铁技报Vol.4(No.3)-1972、川崎制铁技报Vol.7(No.2)-1975等文章。 

更重要的是采用传统调质钢成分体系与制造工艺生产出的钢板不仅最大厚度受到限制，钢板沿厚度方向的力学性能均匀性也不太理想，表现为硬度沿厚度方向呈锅底状分布，即钢板上下表面硬度高、中心部位硬度低；而且调质钢板1/4厚度位置的强度、低温韧性及延伸率等技术指标虽然能够满足用户的要求，但是钢板延伸率普遍偏低(δ₅≤17％)，超厚规格的调质钢板延伸率更低，一般均δ₅≤16％，如美国专利US Patent4855106、US Patent5183198、USPatent4137104、USPatent4790885、US Patent4988393及欧洲专利EP 0867520A2。而较低的延伸率不仅不利于钢板冷加工性能，而且对钢板的抗疲劳性能、抗应力集中敏感性及结构稳定性影响较大；水电工程中的压力水管和涡壳、火电汽轮发电机及海洋采油平台结构等疲劳重载结构上使用时，存在安全较大的隐患；因此大型疲劳重载钢结构采用高强钢时，一般希望80公斤级高强钢具有优良的强韧性、强塑性匹配，尤其抗拉延伸率δ₅在18％以上。 

现有大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的强度和低温韧性，就改善钢板焊接能性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，更没有涉及如何在提高钢板抗拉强度的同时，提高钢板的抗拉延伸率及厚度方向力学性能均匀性，如日本专利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平开4-285119、特平开4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、美国专利US Patent5798004、欧洲专利EP0288054A2及西山纪念技术讲座第159-160，P79～P80、铁と钢S611-1986、铁と钢Vol.83(No.3)-1997、神户制钢技报Vol.45(No.1)-1995等文章。 

随着我国国民经济发展，建设节约型和谐社会的要求，国家基础工程建设、能源工程建设、海洋开发建设及建设所需的大型装备制造开发已摆到日事议程，作为战略性基础材料——80公斤级极厚调质钢板具有广阔的市场前景。80公斤级、超低温韧性调质钢板对于我国还属于一种全新的钢种。 

发明内容