[发明专利]极地破冰运输船结构用钢及制造方法

说明书

本发明公开了一种极地破冰运输船结构用钢及制备方法，其特征在于：含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.11～0.25％、硅0.61～1.25％、锰0.10～0.39％、磷≤0.008％、硫≤0.001％、铬0.35～0.89％、钛0.11～0.20％、氮≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。结构用钢屈服强度≥500MPa、冷脆转变温度≤‑70℃，建造的极地破冰运输船综合性能良好，不仅可缩短航程，而且安全性高，克服了现有技术中低温船不能破冰、而破冰船没有大型货物运输能力的缺陷，对于我国北极海洋航运意义重大。

技术领域

本发明属于船舶高强钢制造领域，具体涉及一种极地破冰运输船结构用钢及制造方法。

背景技术

南极北极地区资源丰富，开采和运输这些资源就低温船舶。我国经北极航道至西北欧及北美国家的海洋航程比经亚丁湾航程少15天左右，而且，运输液化天然气走北极低温航道比走赤道海路更安全，效益显著。极地航道船舶除了环境温度低，还受到冰块的冲击以及海浪、飓风的破坏左右。因此，要求船舶结构用钢具有屈服强度≥500MPa的高强度和冷脆转变温度低于-70℃的低温韧性，这样不会因低温导致脆性断裂。另外，船舶经过寒冷地区还会遇到厚冰海域，因此，极地低温船舶还要求具有一定的破冰能力，船舶用结构钢需要采用高强度钢材建造。

中国发明专利申请CN201610587965.4公开了一种可大线能量焊接的极地船用钢板及其制备方法，化学成分为C0.03～0.07％，Si0.15～0.30％，Mn1.10～1.50％，P≤0.0070％，S≤0.0030％，Ti0.008～0.020％，N0.0030～0.0060％，Cu0.10～0.30％，Ni0.10～0.40％，Nb0.010～0.040％，Al0.020～0.050％，余量为Fe，钢板基体组织为铁素体+珠光体，其中珠光体弥散分布于铁素体晶粒之间，铁素体晶粒尺寸为4～8um。钢材具有优异的-60℃、-80℃低温冲击韧性，但该发明专利申请的不足在于，采用该化学成分及制备方法制造的钢材屈服强度偏低，破冰过程中容易发生屈服，不能破冰前行。

中国发明专利CN201210271624.8公开了“高强度高韧性船体结构用钢”，化学成分为：C：0.015～0.10％，Si：0.005～0.6％，Mn：0.4～2.50％，P≤0.015％，S≤0.01％，Nb：0.003～0.12％，Ti：0.003～0.02％，Al≤0.06％，N：0.001～0.006％，B：0.0005～0.0025％，O≤0.008％，Zr：0.001～0.10％，余量为Fe和不可避免的其它杂质元素，其中C、B、Ti、N满足C+10B＝0.05-0.11，Ti/N＞3的要求。所述钢板的制造方法包括：连铸板坯热轧，其中板坯加热温度：1100～1200℃，再结晶区轧制温度：920～1130℃，非再结晶区轧制温度：880～730℃，终止冷却温度：200～550℃，冷却速度：3～25℃/s。得到的钢板屈服强度≥355MPa、抗拉强度≥490MPa、-40℃低温冲击功大于120J。采用该专利技术制造的钢板屈服强度仅为355MPa，-40℃低温冲击功大于120J，但不适宜用于极地破冰运输船建造。

中国发明专利申请CN201210559488.2公开了一种抗低温应变时效脆性的超高强度船板及其生产方法，化学成分为：C0.04％～0.08％，Si0.15％～0.45％，Mn0.8％～1.2％，P0.005％～0.015％，S≤0.005％，Al0.02％～0.08％，N≤0.005％，还有Cu0.05％～0.50％，Ni0.05％～0.40％，V0.02％～0.10％，Nb0.005％～0.05％，Ti0.005％～0.05％，Ca0.0005％～0.006％中的两种以上。板坯加热温度1100～1150℃，再结晶区开轧温度1050～1100℃，终轧温度880～940℃，累积变形量≥60％，空冷到810～840℃开始未再结晶区轧制，终轧温度780～820℃，累积变形量≥50％；轧后层流冷却，冷速8～15℃/s，返红温度550～640℃。但该发明专利申请不足在于采用控轧控冷工艺制造的钢材内应力较大，极地厚冰海域破冰航行过程中存在断裂风险。