[发明专利]一种经济型破冰船用FH36钢板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种经济型破冰船用FH36钢板及其制备方法，钢板横向拉伸屈服强度介于464～480MPa，抗拉强度介于558～574MPa，屈强比介于0.83～0.84，延伸率≥26％，‑60℃低温纵向冲击韧性值≥200J；钢板试样进行5％塑性变形，250℃时效1小时，‑60℃时效冲击韧性值没有明显降低；按ASTM E208进行落锤试验NDT，‑60℃试验合格，具有优异的抗低温脆断性能，韧脆转变温度T_NDT＜‑60℃；微观结构为先共析铁素体、针状铁素体以及少量珠光体。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种破冰船用FH36钢板及其制备方法。

背景技术

陆上油气资源日益枯竭，而北极地区资源储量丰富，具有巨大的战略意义和研究潜力。同时北极新航道极大地缩短航行路线，燃油消耗量随之降低，由此节约航行成本。因此，破冰船的建造量日趋增长。破冰船主要通过冲击力和重力两种方式破冰。这两种方式对船板钢材性能和质量要求极为严格，又因其在极其寒冷地区服役，除需高强度之外，还需具备优异的耐低温韧性、耐腐蚀性、抗层状撕裂性、特别是需要应变时效性能及低温抗脆断性等综合性能。

目前，供破冰船用钢板一般厚度≤40mm，钢板牌号为FH36钢，交货方式为控轧控冷(TMCP)交货。为了达到F级钢-60℃冲击韧性要求，现有技术通常在钢中加入大量的如Ni、V、Cu、Cr，甚至加入B或者稀土等元素，如中国专利文献CN102851623A获得了一种80mm厚F36-Z35钢板，加入大量的Nb、V、Ni等贵重元素，中国专利文献CN102703807A获得了一种-80℃冲击吸收功≥100J海洋工程用钢及生产方法，加入稀土元素Ce。中国专利文献CN108517462获得了一种高延展性的EH40级船板钢，虽然不添加Cr、V、Ni等贵重合金，但是其冲击韧性仅到-40℃，其贵重合金Nb添入量也较高，介于0.03～0.04％之间。中国专利文献CN103695769A获得了一种高强度FH40海洋工程用钢板及其生产方法。通过加入大量的细化晶粒元素，Nb、V、Al，以及贵重合金Ni元素，且通过调质处理方法获得了一种FH40钢板，显著增加了生产成本。

又如中国专利文献CN105821314A公开了一种原油船货油舱内底板用耐腐蚀钢板及其生产方法，该方法中公开的工艺窗口宽泛，比如TMCP工艺关键控制点：精轧开轧温度与终冷温度已经覆盖整个品种钢开轧温度及终冷温度，并无针对性。该方法关注耐蚀性能，未提供其抗脆断性能、应变时效性能，具备-60℃的冲击性能，不一定具备-60℃的抗脆断性能及-60℃应变时效性能，但是满足NDT性能与应变时效性能一定满足其相应温度下的常规冲击性能。无抗脆断性能、应变时效性能也就不适用于破冰船用，所以，该文献缺乏直接生产破冰船用FH36钢板的生产技术。

除了在成分设计方面，现有技术在考虑到破冰船所需的低温应变时效性、低温抗脆断性也鲜有涉及。

发明内容

为了解决现有技术不足，本发明目的是满足破冰船用FH36钢板力学性能要求，特别是抗脆断性能与应变时效性能，同时又能进一步改善船体用钢的焊接性、韧性及耐蚀性，设计了低C成分，仅加入少量的Nb、Al、Ti作为细化晶粒元素，不添加任何Cr、Ni、Cu、Mo、V等贵重合金，利用TMCP生产，获得厚度介于20-40mm，组织为先共析铁素体、针状铁素体以及少量珠光体的低成本破冰船用钢板。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种经济性破冰船用FH36钢板，该钢板的化学成分按质量百分比计为C：0.06～0.08％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.40～1.60％，P：≤0.0070％，S：≤0.0030％，Nb：0.025～0.040％，Ti：0.008～0.020％，Alt：0.020～0.040％，N：0.0020～0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。不添加其它如Cr、Ni、Cu、Mo、V等贵重合金，更不涉及稀土及B元素的加入。

本发明中钢成分的限定理由阐述如下：