[发明专利]一种正火船体用结构钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种正火船体用结构钢板及其制备方法。

背景技术

新世纪以来，国内船舶制造业发展迅速，造船完工量、新接订单量、手持订单量多年来均位居世界前列，对船板的需求始终处于较高水平。近年来受经济危机影响，船舶制造业对船板的需求有所减少，同时对船板质量要求越来越高，船板市场竞争更加激烈。在此背景下，高质量低成本船板的研发和推广是大势所趋。

公告号为CN 101701326 B的专利公开了一种厚规格高强高韧船板钢及其生产方法，厚规格高强高韧船板钢按重量百分比由以下成分组成：C：0.09-0.14%、Si：0.2-0.4%、Mn：1.1-1.6%、P：0.007-0.015%、Ti：0.001-0.005%、S：0.0015-0.003%、Cu：0.20-0.35%、Ni：0.15-0.40%、Mo：0.002-0.10%、Nb：0.02-0.05%、Cr：0.002-0.15%、V：0.007-0.060%，余量为Fe及不可避免的夹杂。该专利添加0.15-0.40%的贵重合金Ni，合金成本较高，难以适应当前船板市场竞争形势的需要。

公告号为CN 102286693 B的专利公开了一种厚规格船板钢的制备方法，按重量百分比计，包括以下组分：C 0.09-0.14%；Si 0.15-0.40%；Mn 1.00-1.45%；P≤0.015%；S≤0.010%；Nb 0.020-0.045%；Ti 0.010-0.025%；V 0.020-0.045%；Ni 0.20-0.45%；Cu 0.10-0.30%；Al 0.020-0.050%；以及余量的Fe和不可避免的杂质。该专利添加0.10-0.30%的Cu，合金成本较高，且钢板易产生裂纹。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种正火船体用结构钢板及其制备方法，采用Nb、V、Ti细化晶粒元素、300mm厚度连铸坯、正火工艺生产355MPa级高强度船板，生产成本低，力学性能稳定。本发明技术方案如下：

一种正火船体用结构钢板，其厚度规格为60-80mm，钢板化学成分质量百分比为：C 0.12-0.18%，Si 0.20-0.50%，Mn 1.20-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als 0.015-0.050%，Nb 0.020-0.060%，V 0.030-0.070%，Ti 0.005-0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明钢板中各合金成分的作用机理如下：

碳：C是钢铁材料传统、经济的强化元素，对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很大。随碳含量的增加，强度提高，而冲击韧性则明显下降，并对焊接性能产生不利影响。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.12-0.18%。

硅：Si是炼钢主要的脱氧元素，为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05%以上，但若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.20-0.50%。

锰：Mn是保证钢的强度和韧性的必要元素，也是良好的脱氧剂，但锰含量过高会造成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题，并对钢板的焊接性能产生不利影响。因此优选Mn含量为1.2-1.60%。

磷：P是造成钢较严重偏析的有害元素，增加钢的脆性，尤其是低温脆性，对冲击韧性带来不利影响，本发明的P含量控制在0.015%以下。

硫：S是残存在钢中的有害元素之一，会增加钢的热脆性，降低钢的延展性及韧性，对焊接也有不利影响。本发明的S含量控制在0.005%以下。

铝：Al是一种强脱氧剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，但超过0.08%时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。因此优选Al含量为0.015-0.050%。

铌：Nb和碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极稳定的化合物。Nb能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，能提高钢的强度和韧性。本发明的Nb含量控制在0.020-0.060%。

钒：V能细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和低温韧性，改善钢的焊接性能，也能增加钢的热强性和蠕变的抗力。但钒含量不宜过高，过高则降低钢的韧性，不利于钢的蠕变性能。本发明的V含量控制在0.030-0.070%。