專(zhuān)利名稱：一種具有良好低溫韌性的tmcp型e36船板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板及其生產(chǎn)制造方法，適用于船體結(jié)構(gòu)及海洋平臺(tái)建造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著造船工業(yè)向大型化、輕量化、節(jié)能化趨勢(shì)不斷發(fā)展，以及一些特殊環(huán)境下的服役要求，使得對(duì)新一代船板的要求愈加嚴(yán)格，不僅需具備較高的強(qiáng)度，更需擁有優(yōu)良的低溫韌性。
按照各國(guó)船級(jí)社規(guī)范，通常將船體結(jié)構(gòu)用鋼分為一般強(qiáng)度級(jí)別、高強(qiáng)度級(jí)別以及超高強(qiáng)度級(jí)別。每一強(qiáng)度等級(jí)又按其沖擊韌性的不同分為A、D、E、F級(jí)，其中，A、D、E、F分別表示其各自可分別在0°C、-20°C、-40°C和-60°C的情況下能達(dá)到的沖擊韌性。E36船板屬于高強(qiáng)度級(jí)別，同時(shí)要求-40°C沖擊韌性，其交貨狀態(tài)一般為控軋、正火或TM。然而，傳統(tǒng)控軋態(tài)一般難以滿足_40°C低溫沖擊韌性要求；正火態(tài)鋼板正火成本高、生產(chǎn)工序較多、交貨周期很長(zhǎng)，尤其> 60_厚板生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)容易造成表面缺陷，且沖擊功穩(wěn)定性較差；利用新型TMCP工藝的E36船板可以良好解決合金成本與性能波動(dòng)問(wèn)題，目前僅有少數(shù)鋼廠可以批量生產(chǎn)。
TMCP (Thermo Mechanical Control Process:熱機(jī)械控制工藝)就是在熱軋過(guò)程中，在控制鑄坯再加熱溫度、再結(jié)晶區(qū)與非再結(jié)晶區(qū)軋制溫度和道次壓下量的控制軋制的基礎(chǔ)上，再實(shí)施空冷或控制冷卻及加速冷卻的技術(shù)總稱。由于TMCP工藝在不添加過(guò)多合金元素，也不需要復(fù)雜的后續(xù)熱處理的條件下生產(chǎn)出高強(qiáng)度高韌性的鋼材，被認(rèn)為是一項(xiàng)節(jié)約合金和能源、并有利于環(huán)保的工藝，故自20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，已經(jīng)成為生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度寬厚板不可或缺的技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)控軋與正火工藝技術(shù)的不足而提供具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板的生產(chǎn)方法。成分采用低C路線，適當(dāng)Mn含量，Nb、TI微合金化，并添加少量Mo、N1、Cu等合金元素，應(yīng)用TMCP方式生產(chǎn)，合金成本低、生產(chǎn)周期短、綜合性能穩(wěn)定、具備柔性生產(chǎn)能力。該船板厚度為l(T70mm，屈服強(qiáng)度富余量有3(T50Mpa，-4(TC低溫沖擊韌性良好，甚至達(dá)到-60°C沖擊要求，抗層狀撕裂性能優(yōu)異，達(dá)到Z35要求，可用于各種大中型船體及海洋平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)的建造。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板，其化學(xué)成分重量百分比為:c:0.04 0.12% ； Mn:1.40 1.60 % ；S1:0.10 0.50 % ;P 彡 0.018 % ；S ^ 0.010 % ；Alt:0.020 0.070 % ；T1:0.010 0.030 % ；Nb:0.010 0.040% ;N1:0.10 0.30% ; Cu:0.08 0.30% ; Mo:0.005 0.020% ;余量為 Fe 和不可避免的微量雜質(zhì)元素。
本發(fā)明所述具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板化學(xué)成分限定理由如下:碳:c元素在鋼中起到固溶強(qiáng)化的作用，可顯著提高鋼的強(qiáng)度，但C含量過(guò)高會(huì)影響鋼的延展性、塑韌性和焊接性能。因此，為滿足E36船板低溫韌性要求，需降低碳含量，從而減少或消除鋼中間隙碳原子和“柯氏氣團(tuán)”帶來(lái)的不利影響。故本申請(qǐng)C含量為0.04 0.12%,0.06 0.10% 作為優(yōu)選。
錳:Mn元素通過(guò)固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度，是鋼中補(bǔ)償因C含量降低而引起強(qiáng)度損失的最主要、最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素。Mn擴(kuò)大Y相區(qū)，可降低γ-α相變溫度，有助于獲得細(xì)小的相變產(chǎn)物，從而提高鋼的韌性、降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。因此，對(duì)Ε36船板Mn含量設(shè)定為1.40 1.60%。
硅:是一種類(lèi)金屬元素，隨著硅含量的提高，鋼的強(qiáng)度雖有一定提高，但韌脆轉(zhuǎn)變溫度上升較快，影響鋼板低溫韌性。因此，本申請(qǐng)將Si含量按船規(guī)下限控制:0.1(Γ0.50%,優(yōu)選 0.10 0.20%O
磷、硫:是不可避免的鋼中有害雜質(zhì)元素，易形成偏析、夾雜等缺陷，會(huì)惡化船板鋼的焊接性能和沖擊韌性。因此，本發(fā)明中P、S含量需嚴(yán)格控制，將P ≤0.018%；S≤0.010%作為判定范圍，P≤0.010%, S≤0.005%作為優(yōu)選。
鋁:A1元素有利于細(xì)化晶粒，同時(shí)有助于冶煉脫氧，減少鑄坯氣孔、微裂紋等缺陷。故，設(shè)計(jì)中考慮添加Al:0.020 0.070%。
鈮:Nb是現(xiàn)代微合金化鋼中的最主要元素之一，對(duì)晶粒細(xì)化作用十分顯著。微量Nb可大大提高再結(jié)晶溫度Tnr，擴(kuò)大Y相區(qū)，利于II型控軋(非再結(jié)晶區(qū)控軋)的進(jìn)行。通過(guò)熱軋過(guò)程中NbC應(yīng)變誘導(dǎo)析出阻礙形變奧氏體的回復(fù)、再結(jié)晶，經(jīng)控制軋制和控制冷卻是非再結(jié)晶區(qū)軋制的形變奧氏體組織在相 變時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的相變產(chǎn)物，以使鋼具有較高強(qiáng)度和高韌性，本發(fā)明添加Nb:0.01(H).040%。
鈦:Ti是強(qiáng)固N(yùn)元素，Ti/N的化學(xué)計(jì)量比為3.42，利用0.015%左右的Ti就可固定50ppm以下的N，在板坯連鑄時(shí)可形成細(xì)小的高溫穩(wěn)定的TiN析出相。該種細(xì)小的TiN粒子可有效的阻礙板坯再加熱時(shí)的奧氏體晶粒長(zhǎng)大，有助于提高Nb在奧氏體中的固溶度，同時(shí)對(duì)改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性有明顯作用，故本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)Ti含量范圍為:0.010 0.030%。
釩:V元素一般在鋼中起到固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)利用其碳化物在低溫度軋制時(shí)的析出來(lái)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，來(lái)達(dá)到強(qiáng)化作用，但對(duì)有害于鋼材韌性，故在本申請(qǐng)中未添加V元素，V作為殘余元素控制。
銅、鎳:均可通過(guò)固溶強(qiáng)化作用提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)Cu元素還可以改善鋼的耐蝕性，并改善鋼材時(shí)效性能；Ni的加入主要改善Cu在鋼中易引起的熱脆性，且可降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，在厚規(guī)格鋼板中還可補(bǔ)償因厚度的增加而引起的強(qiáng)度下降。本發(fā)明中Ni的含量范圍為0.15 0.30%, Cu的含量范圍為0.08 0.30%。
鑰:是用于生產(chǎn)鋼的重要材料，在低合金厚板鋼中添加少量的Mo能延長(zhǎng)光珠光體的孕育期，降低相變溫度，降低貝氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷速，有利于在較寬的冷速范圍內(nèi)促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變，使厚鋼板具有較好的工藝適應(yīng)性，能有效改善鋼板厚度方向上強(qiáng)韌性能的穩(wěn)定性。
本申請(qǐng)的另一個(gè)目的是提供上述具有優(yōu)良低溫韌性的TMCP型E36船板的制造方法，它包括:1)、按照上述E36船板所述組分進(jìn)行冶煉、連鑄后得到連鑄坯；2)、將連鑄胚進(jìn)行再加熱、粗軋和精軋；3)、對(duì)軋制后的連鑄胚進(jìn)行冷卻； 在熱軋工藝中，采用300mm厚連鑄坯，再加熱溫度范圍為108(Tll80°C ;再結(jié)晶區(qū)軋制溫度范圍為95(Tll30°C ;非再結(jié)晶區(qū)軋制溫度范圍為78(T920°C ； 在粗軋工藝中，粗軋送料厚度> 2.5T ;在精軋工藝中，精軋控軋厚度> 2.0T，其中，T為成品厚度。
在冷卻工藝中，軋后冷卻速度彡50C /S，返紅溫度為40(T650°C，開(kāi)始矯直溫度為450^600 0C ο
優(yōu)選地，再加熱溫度為110(Tll50°C ； 優(yōu)選地，再結(jié)晶區(qū)軋制溫度為98(Ti08(rc ； 優(yōu)選地，非再結(jié)晶區(qū)軋制溫度為80(T90(TC ； 優(yōu)選地，冷卻速度為5 15°C /s ； 優(yōu)選地，返紅溫度為45(T600°C·，開(kāi)始矯直溫度為48(T580°C 上述返紅溫度是指鋼材熱軋后經(jīng)水冷進(jìn)入空氣后，鋼材心部熱量向外傳遞，使鋼材表面溫度回升所達(dá)到的最高溫度，也叫自回火溫度。返紅溫度是影響鋼材組織和性能的最直接最有效的工藝參數(shù)，該溫度不同時(shí)，所得鋼材顯微組織也就不同，進(jìn)而影響鋼材的性能。
上述開(kāi)矯溫度是指鋼材經(jīng)ACC冷卻后進(jìn)入十一輥熱矯直機(jī)時(shí)的溫度。主要與返紅溫度結(jié)合反映鋼材在ACC出口與矯直機(jī)入口之間的溫度變化情況，從而反映鋼材冷卻相變過(guò)程，是冷卻工藝重要參數(shù)。
本申請(qǐng)所述一種具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板與傳統(tǒng)控軋和正火態(tài)E36船板相比，不僅合金成本更低、工序更少，周期更短；而且在綜合力學(xué)性能方面更加穩(wěn)定，尤其_40°C沖擊功大于200J，-60°C仍大于100J。低碳當(dāng)量(Pcm值)的成分設(shè)計(jì)，焊接性能更加優(yōu)異，更加匹配現(xiàn)代船板減量化發(fā)展趨勢(shì)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特點(diǎn)做進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明的實(shí)施例主要按照表I所示成分并按照以下工藝制造E36船板: 連鑄坯加熱溫度為108(Tll80°C，再結(jié)晶區(qū)軋制溫度為95(Tll30°C，非再結(jié)晶區(qū)軋制溫度為78(T920°C，精軋壓縮比彡2.5T，軋后冷卻速度彡5°C /s，返紅溫度為40(T650°C，開(kāi)始矯直溫度為45(T600°C。
權(quán)利要求
1.一種具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板，其特征在于:其化學(xué)成分重量百分比為:C:0.04 0.12%；Mn:1.40 1.60%；S1:0.10 0.50%；P ( 0.018%；S ( 0.010%；Alt:0.020 0.070 % ；T1:0.010 0.030 % ；Nb:0.010 0.040 % ；N1:0.10 0.30 % ;Cu:0.08 0.30% ； Mo:0.005 0.020% ;余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板，其特征在于:所述鋼板為厚l(T70mm、寬150(T3800mm的熱軋鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板，其特征在于:所述鋼板為厚4(T70mm、寬240(T3200mm的熱軋鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TMCP型E36船板，其特征在于:P≤ 0.010%，S < 0.005%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的TMCP型E36船板，其特征在于:_40°C沖擊韌性>200J，_60°C沖擊韌性> 100J。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的TMCP型E36船板的制造方法，包括:1)、按照組分進(jìn)行冶煉、連鑄后得到連鑄坯；2)、將連鑄胚進(jìn)行再加熱、粗軋和精軋；4)、對(duì)軋制后的連鑄胚進(jìn)行冷卻；其特征在于: 在第二道工序中的再加熱溫度為108(T118(TC ;粗軋階段進(jìn)行再結(jié)晶區(qū)軋制，粗軋溫度為95(Tl050°C ;精軋階段進(jìn)行非再結(jié)晶區(qū)軋制，精軋溫度為:78(T92(TC ;所述粗軋送料厚度≥2.5T，精軋控軋厚度≥2.0T, T為成品厚度；冷卻時(shí)，冷卻速度≥50C /s，返紅溫度為400^6500C，開(kāi)始矯直溫度為45(T600°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板及其制造方法，其化學(xué)成分重量百分比為C0.04～0.12％；Mn1.40～1.60％；Si0.10～0.50％；P≤0.018％；S≤0.010％；Alt0.020～0.070％；Ti0.010～0.030％；Nb0.010～0.040％；Ni0.10～0.30％；Cu0.08～0.30％；Mo0.005～0.020％；余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素。本發(fā)明得到的具有良好低溫韌性的TMCP型E36船板具有合金成本低，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品綜合性能穩(wěn)定，質(zhì)量波動(dòng)小，具備柔性生產(chǎn)能力。
文檔編號(hào)B21B37/00GK103147005SQ20131010734
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者肖亞, 王鑫, 唐志剛, 魏凡杰, 鄭建華, 黃微濤, 孟剛, 毛基強(qiáng) 申請(qǐng)人:重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司