一種355MPa級低溫韌性厚鋼板及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵材料生產(chǎn)的技術(shù)領域，具體的涉及一種355MPa級低溫韌性厚鋼板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，在低溫海域航行的船舶、儲運低溫介質(zhì)的容器的需求越來越多，為保證設備的安全性，要求采用具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的鋼板也逐年增加。地球氣候變暖，北極海域的海冰融化后，北極航道正在開發(fā)出來，與經(jīng)蘇伊士運河航道相比，從亞洲到歐洲的船舶通過北極航線將會縮短較長的距離，縮短運輸時間10天以上，因此運輸成本將有較大的降低，但運行于北極航道的船舶需具有優(yōu)良的低溫韌性。另外，人們對清潔能源的需求，使用于儲運低溫LNG、LPG的容器需求量大幅度增加，建造這些容器也要求具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的鋼板，這些鋼板一般要求_40°C甚至_60°C的低溫沖擊韌性。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)這種低溫沖擊韌性的厚鋼板，一般采用正火工藝，并添加一定含量的鎳元素，這樣大大提高了鋼板的生產(chǎn)成本和延長了生產(chǎn)周期，比如要求_40°C沖擊韌性的16MnDR鋼板，采用正火工藝，厚規(guī)格鋼板要添加一定含量的鎳，而保證_70°C的09MnNiDR鋼板，在要求正火的同時，所有厚度的鋼板均要添加0.5%左右的鎳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對目前船舶用鋼和容器用鋼領域及其他服役環(huán)境溫度較低領域的現(xiàn)實需求而提供一種355MPa級低溫韌性厚鋼板及其制備方法，該厚鋼板具有優(yōu)良的低溫(_60°C)沖擊韌性，同時所述制備方法實現(xiàn)在低碳含量條件下使得厚鋼板達到高強度、高韌性和良好的焊接性能，該方法低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)周期短，易焊接，可以實現(xiàn)40?60mm的355MPa級鋼板_60°C縱橫向沖擊韌性在100J以上。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種355MPa級低溫韌性厚鋼板，由以下重量百分比的成分組成:C:0.04 ?0.14%，Si:0.2 ?0.5%, Mn:1.0 ?1.6%，Ρ〈0.018%，S〈0.005%，Nb:0.015 ?0.045%，V:0.02?0.05%，T1:0.008?0.020%，余量Fe及不可避免雜質(zhì)。所述厚鋼板最終組織特征為準多邊形鐵素體與少量珠光體組織。
[0006]所述355MPa級低溫韌性厚鋼板，由以下重量百分比的成分組成:C:0.10%，Si:0.34%，Mn:1.42%，P 0.013%，S 0.002%，Nb 0.031%，V:0.039%，T1:0.013%，余量 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0007]所述鋼板的厚度為40?60mm。
[0008]所述355MPa級低溫韌性厚鋼板的制備方法，包括以下步驟:
(I)冶煉工藝:鐵水脫硫彡0.003% ;RH脫氣結(jié)束后軟吹不小于20分鐘，真空處理后進行鈣處理，連鑄中包目標溫度1535?1550°C，拉速穩(wěn)定；鑄坯檢驗要求:中心偏析C類(1.5，中心疏松彡 0.5，[N] ( 40ppm，[O] ( 25ppm，[H] ( 1.5ppm，將鋼水澆鑄成 250_ 厚板坯，下線堆垛緩冷； (2)乳制工藝:采用兩階段TMCP乳制；乳前連鑄坯再加熱溫度為1100?1150°C，既可以保證奧氏體晶粒不過分長大，又可以保證合金元素充分固溶，特別是Nb元素的充分溶解。粗乳溫度為1050?1100°C，精乳開乳溫度780°C?840°C，粗精乳總壓下率比約為2:1 ;乳后層流冷卻，冷卻速度約為5?12°C /s，隨后空冷，終冷溫度為450?660°C。
[0009]所述步驟(2)乳制工藝中粗乳分3?6道次乳制。
[0010]所述步驟(2)乳制工藝中粗乳的總壓下量為50?60%;中間坯厚度為110?130mmo
[0011]所述步驟(2)乳制工藝中精乳分4?6道次乳制；總壓下量為50%。
[0012]所述步驟(2)乳制工藝中返紅溫度低于540?690°C。
[0013]所述步驟(I)冶煉工藝中下線堆垛緩冷48小時。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述355MPa級低溫韌性厚鋼板中合金成分Pcm值僅為0.17%，其余合金含量也較低，易于焊接。通過嚴格控制C、P、S及夾雜物含量，并協(xié)同采用降低再加熱溫度，優(yōu)化設計TMCP工藝，降低乳制溫度，合理分配粗精乳階段壓下量，優(yōu)化冷卻工藝，使得該低溫韌性厚鋼板達到高強度、高韌性和良好的焊接性能，保證最大厚度60mm的厚鋼板在-60°C下的沖擊功在100J以上。
[0015]本發(fā)明所述制備方法采用TMCP (熱機械乳制)工藝，生產(chǎn)40?60mm的_60°C低溫沖擊韌性厚鋼板。通過采用較低的碳含量(C ( 0.14%)，嚴格控制鋼中的磷硫含量，采用合理的鈮釩元素進行細化晶粒處理，并優(yōu)化鋼板乳制的加熱、粗乳、精乳溫度和壓下量，通過采用優(yōu)化的乳后冷卻制度，以獲得均勻而細化的以鐵素體為主的微觀組織結(jié)構(gòu)，以獲得較高的低溫沖擊韌性，降低鋼板的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度。采用這種方法生產(chǎn)的60_鋼板，屈服強度可穩(wěn)定的控制在365MPa以上，抗拉強度在500MPa以上，_60°C低溫沖擊功保證在100J以上，-60°C夏比沖擊功(橫向)鋼板厚度1/4處可以達到200J以上，厚度1/2處均在150J以上。斷后延伸率為22?29%，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度在-60°C以下，同時可保證焊接接頭的各項性能，為國內(nèi)的船舶用鋼、容器用鋼的生產(chǎn)提供更多切實可行的生產(chǎn)技術(shù)路線。最終得到355MPa級優(yōu)良低溫韌性厚鋼板的組織為準多邊形鐵素體和少量珠光體，具有生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，可操作性強等特點。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例3中60mm厚355MPa級鋼板的厚度中心組織形貌(準多邊形鐵素體+珠光體)。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
所述355MPa級低溫韌性厚鋼板，由以下重量百分比的成分組成:C:0.09%，S1:0.22%，Mn:1.47%，P 0.012%，S 0.003%，Nb:0.041%，V:0.042%，T1:0.016%，余量 Fe 及不可避免雜質(zhì)。所述厚鋼板最終組織特征為準多邊形鐵素體與少量珠光體組織。
[0018]所述鋼板的厚度為55mm。
[0019]所述355MPa級低溫韌性厚鋼板的制備方法，包括以下步驟:
(I)冶煉工藝:采用頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐冶煉，鐵水脫硫< 0.003% ;嚴格控制鐵水P含量，采用優(yōu)質(zhì)廢鋼，LF精煉采用白渣操作，鋼水化學成分按照目標值控制，鈦鐵在LF中后期加入。RH精煉純脫氣時間多6分鐘；250RH脫氣結(jié)束后軟吹不小于20分鐘，真空處理后進行鈣處理，連鑄中包目標溫度1535?1550°C，拉速穩(wěn)定；鑄坯檢驗要求:中心偏析(:類< 1.5，中心疏松< 0.5，[N] ^ 40ppm, [O] ^ 25ppm, [H] ^ 1.5ppm，將鋼水饒鑄成 25Omm 厚板還，鑄還規(guī)格250 X 2200，鋼坯冷送。下線堆垛緩冷48小時；
(2)乳制工藝:采用兩階段TMCP乳制；乳前連鑄坯再加熱溫度為1100?1150°C，既可以保證奧氏體晶粒不過分長大，又可以保證合金元素充分固溶，特別是Nb元素的充分溶解。采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和奧氏體非再結(jié)晶區(qū)兩階段控制乳制，粗乳開乳溫度為1070°C，粗乳終乳溫度為1050°C，粗乳分3?6道次乳制；粗乳的總壓下量為50?60% ；中間坯厚度為110mm。精乳開乳溫度820°C，精乳分4?6道次乳制；總壓下量為50%。粗精乳總壓下率比約為2:1 ;乳后層流冷卻，開冷溫度為800°C，冷卻速度約為7.2°C /s，隨后空冷，終冷溫度為4950C ;返紅溫度低于540?690°C。
[0020]實施例1所述355MPa級低溫韌性厚鋼板的屈服強度為416MPa ;抗拉強度為513MPa，延伸率為 28.5%;沖擊功(-60°(:，1/40 為 223J，252J，231J ;沖擊功(_60°C，l/2t)為154J，162J，168J。
[0021]實施例2
所述355MPa級低溫韌性厚