本發(fā)明涉及特厚板生產(chǎn)，具體涉及一種300～350mm厚s460nlz35高強結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球海洋工程、抽水蓄能、橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)的迅速發(fā)展，尤其是在海上風力發(fā)電、深海資源開發(fā)、海上平臺等領(lǐng)域的不斷推進，對s460nlz35級海洋結(jié)構(gòu)鋼的需求量持續(xù)增長，特別是重型裝備升級，對于厚度＞300mm鋼板，因內(nèi)部探傷質(zhì)量控制及性能難度，一般需采購鍛件來滿足使用要求。

2、公開號為cn107267861a的“連鑄坯生產(chǎn)正火高強度q460nl鋼板及其生產(chǎn)方法”，采其通過連鑄生產(chǎn)坯料軋制工藝生產(chǎn)的100-150mm厚度q460nl鋼板，其厚度相對偏小、未檢測層狀撕裂性能及內(nèi)部探傷質(zhì)量，無法滿足目前大厚度使用要求。

3、公開號為cn109536832a的“一種150～200mm特厚高強鋼s460nl鋼板及其生產(chǎn)方法”采用模鑄坯料軋制厚度150-200mm厚度鋼板，但采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)流程長、且合金成本高，不具有競爭優(yōu)勢。

4、鑒于此，急需提供一套有效的方案，以便高效、低成本生產(chǎn)更大厚度、且各項指標均衡的高強結(jié)構(gòu)鋼。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為滿足上述技術(shù)要求，本發(fā)明的目的是提供一種300～350mm高強度結(jié)構(gòu)鋼s460nlz35，該鋼板整個厚度截面具有均勻的強韌性匹配，可滿足各種類橋梁、重型機械、海洋平臺、水電坐環(huán)等復雜環(huán)境高性能使用要求。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種300～350mm高強度結(jié)構(gòu)鋼s460nlz35的生產(chǎn)方法。

3、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種300～350mm高強度結(jié)構(gòu)鋼s460nlz35，所述鋼板采用如下質(zhì)量分數(shù)的化學成分(單位，wt％)：c：0.09～0.11、si:0.06～0.10、mn:1.60～1.70、p：≤0.006、s：≤0.004、ni:0.30～0.40、nb:0.035～0.045、cr:0.20～0.30、v:0.060～0.075、als:0.030～0.040，其它為fe和殘留元素。

4、關(guān)于成分設(shè)計，需要說明的是：

5、碳：碳是本發(fā)明中最為重要的強化元素，可以提高鋼的強度，根據(jù)本鋼種的性能特性，要求材料在滿足強度要求的同時，具有良好低溫韌性。如果碳含量較高，強度增高則低溫沖擊不合，若碳含量低則抗拉強度達不到標準要求，因此碳元素的限定范圍為0.09～0.11。

6、硅：硅是一種固溶強化元素，能夠提高鋼板的強度和耐用性，隨著si元素含量的增加，鋼的再結(jié)晶溫度提高，對控軋工藝的控制是不利的，因此硅元素的限定范圍為0.06～0.10。

7、錳：錳是本發(fā)明中重要的強韌化元素之一且增加鋼的淬透性，其合金成本遠低于其他合金元素，因此錳元素的限定范圍為1.60～1.70。

8、鋁：鋁具有強烈的脫氧和定氮作用，能夠細化鋼的晶粒，從而阻抑低碳鋼的時效，提高鋼在低溫下的韌性。但als含量＞0.040時，會對惡化鋼的低溫沖擊性能，因此鋁元素的限定范圍為0.030～0.040。

9、釩：釩是本發(fā)明中重要的強碳氮化物形成元素之一，低溫過程容易析出的v(c,n)，起到明顯的沉淀的效用。綜合考慮v與相關(guān)元素在鋼中的固溶度積以及鋼中n、c等元素含量，并結(jié)合相其他合金元素搭配對鋼板強度的影響確定本發(fā)明的貝氏體鋼的中v含量的合理添加范圍為0.060～0.075。如果釩含量小于0.060，第二相析出強化作用不顯著，鋼板的強度達不到標準要求；如果釩含量高于0.075，會增加生產(chǎn)成本。

10、鎳：鎳是本發(fā)明中重要的強韌化元素之一，鋼中加入ni元素可起到固溶強化以及提高淬透性的作用，此外，ni還可以改善鋼的低溫沖擊韌性。根據(jù)本鋼種性能特性，要求鋼板在滿足高強強度的同時具備-50℃沖擊低溫韌性。如果鎳含量小于0.30％，在鋼板的低溫韌性達不到標準要求；如果鎳含量大于0.40％，對鋼板的淬透性影響不大同時增加生產(chǎn)成本的。因此，鎳元素的限定范圍為0.30～0.40。

11、鉻：鉻元素可提高鋼的淬透性，增加鋼的強度，隨著鉻元素的增加，鋼的耐磨性和硬度提高明顯，同時保證鋼板的強韌性匹配，鉻元素限定范圍為0.20～0.30。

12、鈮：鈮是本發(fā)明中重要的強韌化元素之一，鋼中加入nb可提高淬透性細化晶粒，能夠顯著提高鋼鐵的強度，但隨著鈮元素的提高，會導致合金的沖擊功下降。因此，nb元素的限定范圍為0.035～0.045。

13、上述300～350mm高強度結(jié)構(gòu)鋼s460nlz35的生產(chǎn)方法

14、包括鋼錠澆注、鋼錠加熱、軋制、冷卻及熱處理，具體如下：

15、a.鋼錠澆注：鋼錠采用帶950～1050mm錐度的錠模，澆注溫度按照1555～1565℃進行控制，澆注時間19～21min，使鋼內(nèi)夾雜物充分上浮，確保澆注過程鋼液充分補縮；

16、b.鋼錠加熱：鋼錠溫清溫裝，鋼錠清理溫度≥350℃，入爐溫度＞300℃，燜鋼3～5小時，＜900℃低溫段的升溫速度≤60℃/h，降低坯料芯部與表面溫差。燜鋼的目的，一是利用鋼錠的預熱來降低能耗，二是使鋼坯在升溫前達到內(nèi)外部溫度及與爐溫相一致，抑制鋼錠角部因在錠模中冷卻速度快而產(chǎn)生的部分馬氏體，通過燜火使部分馬氏體轉(zhuǎn)變，從而避免鋼錠繼續(xù)冷卻而帶來更多低溫馬氏體而導致體積膨脹產(chǎn)生應力開裂現(xiàn)象。隨后快速升溫至均熱段，均熱段加熱溫度1200±10℃，均熱段保溫時間按7～8.5min/cm控制，確保鋼錠燒透利于大壓下軋制工藝執(zhí)行，同時避免原始奧氏體晶粒長大；

17、c.軋制：高溫控軋，開軋溫度≥1100℃，第一道次消除錐度，隨后道次壓下量≥60mm，直接軋至成品厚度，放走溫度≥940℃，通過控制溫度及大壓下軋制工藝使軋制力充分滲透至坯料芯部，使1/2部位晶粒壓扁拉長，對加熱粗化的原始奧氏體進行破碎，鋼中的nb、v元素阻止已破碎的原始奧氏體晶粒長大，另一方面通過位錯強化及大壓下軋制工藝控制，確保鋼板原始抗層狀撕裂性能及內(nèi)部探傷質(zhì)量；

18、d.冷卻：軋制結(jié)束，鋼板快速進入acc多次反復冷卻，acc開啟全部集管，輥速0.3～0.5m/s，返紅溫度≤530℃，使鋼板原始組織得到均勻、細化；

19、e.熱處理：采用正火快冷工藝，以≥70℃/h的升溫速度，升溫至910±10℃保溫，保溫時間2.0～2.2min/mm，保溫結(jié)束后快速出鋼在30s內(nèi)入水冷卻(水溫≤10℃)，冷卻速度控制在≥1.5℃/s，控制返紅溫度480～500℃，隨后空冷至室溫。通過快速加熱至910℃左右，使鋼板內(nèi)部組織完全奧氏體化同時避免高溫區(qū)晶粒長大。采用快速低溫冷卻，使鋼板內(nèi)部組織快速轉(zhuǎn)變?yōu)閎+p+f組織的，鋼板內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變后，通過空冷返紅使鋼板芯部溫度充分釋放至表層，在ni、cr等提高淬透性元素及nb、v細化晶粒元素的析出強化提高鋼板整體強度，鋼板返紅溫度控制在480～500℃，同時，也是為了避免鋼板溫度進入馬氏體組織區(qū)域，阻止馬氏體產(chǎn)生。通過鋼板正火低溫快速冷卻返紅工藝來實現(xiàn)鋼板的強韌性匹配，相比常規(guī)特厚板熱處理工藝(調(diào)質(zhì))減少一次回火過程。

20、按本方案獲得的特厚板，探傷符合en10160-1999?s3e4要求，其屈服強度≥370pa、抗拉強度530～710mpa、伸長率≥17％、-50℃沖擊性能≥150j，抗層狀撕裂性能達到z45。整個厚度截面均勻的強韌性匹配，可滿足各種類橋梁、重型機械、海洋平臺、水電坐環(huán)等復雜環(huán)境高性能使用要求。