[发明专利]具有优异韧性390MPa级低温船用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料制备领域，特别涉及一种具有优异韧性的390MPa级低温船用钢及其基于超快冷（UFC）工艺的TMCP制造方法。

背景技术

北极的生存条件恶劣，但是蕴藏着丰富的油气资源、渔业资源和各类矿产；南极则有着丰富的渔业资源。随着全球能源和自然资源的日益紧缺、国际能源价格上涨，越来越多的国家把目光投向这些低温海域，所以，对低温海域的船用钢的需求和要求与日俱增。具有高强度、特别是低温高韧性船板钢是市场的迫切需求，然而按照常规生产方法制造高强度、低温高韧性船板钢必然需要添加大量的合金元素以及进行复杂的热处理工艺进行强化，但这又增加了生产的成本。那么如何以较低的综合成本生产出优异的低温高韧性船板钢是生产企业迫切需要解决的问题。

目前，生产高强高韧性船用钢采用较为流行的轧制方法为控轧控冷工艺（TMCP），一般是在热轧过程中，分别在再结晶区和未再结晶区轧制；在控制冷却过程中，一般采用层流冷却，冷却速度通常小于25℃/S。采用常规TMCP工艺生产的钢板由于冷却能力低和不均匀等先天性不足已经难以满足低温海域船用钢的需求，而且要生产高强度高韧性船板钢则需要增加钢中的合金元素及含量，然而合金含量的增加会提高生产成本，给钢厂带来巨大成本压力，以下举例说明：

公开号为CN101255528A的发明专利所提出一种超低温韧性优异的含铌钢板及其轧制方法，制备该种钢板所需Nb含量较高，增加了生产成本，而且在粗轧和精轧之间加入喷水冷却工艺，这在生产中加大了控制的难度。

公开号为CN101781737A的发明专利所提出一种船用40公斤级热机械控制轧制厚板钢及其制造方法，其化学成分含有Mo、Cu、Ni、Cr、B合金元素，合金含量多，且终轧温度低。

公开号为CA1182721A的发明专利“method of producing steel having high strength and toughness”提出的制造方法，其化学成分含有Ni、Mo、Cu合金元素，增加了制造成本；同时终轧温度要求小于750℃，这必然增加了轧制等待时间，影响轧制效率。

公开号为CN101705434A的发明专利所提出一种具有超高强度和冲击韧性的船板钢及其制备方法，其化学成分中含有Mo、Cu、Ni、Cr合金元素，增加了合金成本；同时轧制的钢板进行了热处理，这又增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异韧性、屈服强度390MPa级的船用钢及其基于超快冷（UFC）工艺的TMCP制造方法，该船用钢具有低碳当量、高强度及优异低温冲击韧性的特点，适用于建造低温海域航行船舶。

本发明通过如下技术方案实现：

一种具有优异韧性390MPa级低温船用钢，其特征在于按重量百分比计，包括以下组分C：0.05~0.12%，Si：0.08~0.30%，Mn：1.0~1.40%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，Als：0.01~0.05%， Nb：0.02~0.04%，Ti：0.005~0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质；钢板组织为多边形铁素体+针状铁素体+珠光体+贝氏体，其中贝氏体体积百分含量范围7~25%。

船板钢屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥500MPa，-60℃夏氏冲击功≥200J；船板钢经过粗轧和精轧后得到的成品厚度为10~40mm。

以下阐述本发明的优异低温韧性船板钢中各合金成分作用机理，其中百分符号%代表重量百分比：

C：是保证钢强度的必要元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是过高的C含量对钢的延性、韧性和焊接性有负面影响。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.05~0.12%。

Si：是炼钢过程中主要的脱氧成分，为了得到充分的脱氧效果必须含0.05%以上。但若超过上限则会降低母材及焊接部位的韧性，以固溶形式存在的Si在提高强度的同时也能提高韧脆转变温度，因此优选Si含量为0.08~0.30%。

Mn：是保证钢的强度和韧性的必要元素，Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹，同时Mn也是良好的脱氧剂。为了提高本发明材料的强韧性，因此优选Mn含量为1.0~1.40%。

P：是对冲击值带来不利影响的元素，可以在板坯中心部位偏析以及在晶界聚集等损害低温韧性，本发明材料控制在不高于0.01重量%。

S：是对冲击值带来不利影响的元素，可以形成硫化物夹杂，成为裂纹源，本发明材料控制在不高于0.01重量%。