[发明专利]一种性能均匀且厚度方向性能优异的高强韧性钢板及其生产方法

说明书

本发明涉及一种性能均匀且厚度方向性能优异的高强韧性钢板及其生产方法，所述钢板是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.102～0.139%，Si：0.05～0.12%，Mn：1.42～1.67%，P≤0.005%，S≤0.001%，Nb：0.032～0.058%，V：0.037～0.059%，Ti：0.005～0.017%，Ca：0.0007～0.0022%，Zr：0.0007～0.0014%，O：（11～20）×10^‑4%，N：（10～22）×10^‑4%，Cu+Mo+Cr≤0.10%，As≤0.001%，Sn≤0.001%，余量为Fe及不可避免夹杂，同时上述化学成分还必须满足公式：Zr/O=0.61～0.75，Ti/N=7.0～8.0；本发明的铸坯厚度360～380mm，铸坯中心偏析≤C1.0，中心疏松≤0.5，无裂纹、气泡及氧化铝和硅酸盐夹杂等缺陷；所述成品钢板厚度130～150mm，ReL=473～490MPa，Rm=640～658MPa，A=33～35%，‑40℃KV₂=278～300J，厚度方向Z=72～75%，成品钢板具有高强韧性，优异的厚度方向性能和良好的性能均匀性。

技术领域

本发明涉及金属材料制造技术领域，特别是一种性能均匀且厚度方向性能优异的高强韧性钢板及其生产方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，国民经济的重点工程如建筑结构、海洋平台、压力容器、锅炉制造、水/核电站、造船行业、石油天然气管线、桥梁结构、重型机械制造、交通等领域的重大建设工程正向着大型化和重量化方向的发展，对钢铁材料的技术要求也越来越高，特别是≥100mm高强度超厚钢板，不仅要求高强度和高塑韧性，还要求具有优异的抗层状撕裂性能、焊接性能以及性能均匀性等特点。由于技术装备的缺乏以及生产技术的不完善，国内生产的≥100mm高强度钢板尚不能完全满足大型化建设工程技术要求，尤其是厚度方向性能、综合性能均匀性以及焊接性能的不足制约了我国特厚钢板的发展和进步，甚至依赖锻造或直接从国外进口来满足国内需求。

国内特厚钢板的制造大多采用厚度≥300mm连铸坯，铸坯断面厚度越大，内外温度越大，极易造成铸坯中心部位碳、磷、硫、锰等元素含量高于铸坯表面，致使铸坯存在严重的中心成分偏析，在成品钢板冷却过程中，钢板心部会产生硬的马氏体或贝氏体结构，严重损害钢板的性能均匀性和厚度方向性能。

本发明前，日本特开平6-198394和6-158222号专利均能生产Z向性能优异的建筑结构用厚钢板，不足之处在于钢板成分设计时均添加了Cu、Ni、Mo等合金元素，生产成本较高，且成品钢板厚度最大仅为75mm。

申请号为2009100481369.2的中国专利申请公开了一种具有优异Z向性能的建筑用特厚钢板及其生产方法，该专利成品钢板厚度60～130mm，其实施例Z向性能为62～69%，具有优异的抗层状撕裂性能，不足之处在于其所涉及的钢板产品没有冲击韧性的保证。

申请号为200810141457.9的中国专利申请通过淬火+回火获得了厚度为100～114mm的超厚钢板，但该专利贵重元素Mo和Cr含量多，其不仅工艺成本高，合金成本也较高；申请号为200810141500.1和201010113835.X的中国发明专利也是通过添加大量贵重合金Mo、Cr，后续采用正火+回火或二次淬火+回火获得了超厚钢板，但该2项专利工艺和合金成本均较高。

申请号为201010159178.2的中国专利申请采用260mm厚连铸坯生产的Q390E钢板厚度为100mm，但其所涉及的成品钢板无法保证抗层状撕裂性能；申请号为201110302954.4的中国专利采用300mm厚连铸坯生产的Q345EZ35钢板厚度为140mm，其所涉及的成品钢板抗层状撕裂性能虽然满足Z35%要求，但其屈服强度和冲击功均处于较低水平。