[发明专利]一种高强高韧性船用低温钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于极地环境使用条件下的船舶或海洋平台结构用钢，尤其涉及一种高强高韧性船用低温钢及其制造方法。

背景技术

我国船舶工业的迅猛发展不仅加速了对船板数量的需求，对船板性能的要求也越来越高。为保证船舶的安全性和可靠性，各国船级社对不同规格、牌号船板的化学成分、力学性能和交货状态做出了严格的规定。高强度、优良的可焊性和表面质量、特别是优良的低温冲击韧性成为目前先进高强韧性船板的关键技术要求，而普通的A、B、D、E级船板早已无法满足这些要求。高等级船板要求较高的强度和塑性，还要求具有较低的屈强比、极低的韧脆转变温度和良好的抗裂纹敏感性。对于在极地气候条件下使用的破冰船或海洋平台，不仅要具备高强度、高韧性，还要具有抗疲劳、抗层状撕裂、良好焊接性和冷加工性等综合性能。

以往大部分高强船板的生产需采用热轧+轧后正火处理方式，对于40kg以上级别的船板甚至采用热轧+调质处理方式生产。随着高强度船板需求量的增加及对产品表面、板形等质量要求的提高，钢厂热处理能力的压力逐渐增大，同时巨大的热处理线投资，严重制约了高等级、高性能船板钢的批量生产。普通热轧方式生产的船板经常产生一些缺陷，如珠光体条带、厚度方向上组织不均、元素偏析和夹杂物产生的层状撕裂等，这些缺陷即使采用正火处理后仍无法完全消除，从而影响船板综合性能的提高。

随着微合金化技术的应用和控制轧制控制冷却技术的迅猛发展，使大部分原来以正火状态交货的D级、E级船板可以通过热机械处理(TMCP)获得良好的显微组织匹配，达到相应的强韧性指标、具有优良的焊接性。这种生产方式不仅减少热处理工序、降低生产成本，还大大节省了燃料消耗、缩短交货周期。

目前高等级低温船板钢大多添加Cr、Mo、V等贵重元素，并采用热轧+正火(或调质)方式生产。CN101705434A公开的0.03～0.05％C，0.20～0.30％Si，0.80～0.90％Mn，0.03～0.04％Al，1.6～1.8％Ni，1.1～1.3％Cu，0.4～0.6％Cr，0.4～0.6％Mo，0.03～0.05％Nb，0.01～0.02％Ti及CN 101701326A公开的0.09～0.14％C，0.2～0.4％Si，1.1～1.6％Mn，0.001～0.005％Ti，0.20～0.35％Cu，0.15～0.40％Ni，0.002～0.10％Mo，0.02～0.05％Nb，0.002～0.15％Cr，0.007～0.060％V发明钢的成分设计中，采用了贵重的高Ni、Cr或Mo等合金体系。在CN101643887A公开的0.06％～0.18％C，1.00％～1.60％Mn，0.03％～0.30％Ni，0.03％～0.20％Cr，0.02％～0.25％Cu，0.020％～0.050％Alt，0.010％～0.040％Nb，0.003％～0.060％V及CN101381841A公开的0.12～0.20％C，0.15～0.50％Si，1.20～1.70％Mn，0.30～1.00％Ni，0.005～0.050％Ti，0.005～0.10％Al，0.010～0.050％？；CN101045976A公开的0.030％～0.050％C，≤0.20％Si，1.50％～1.80％Mn，0.010％～0.020％Nb，0.040％～0.060％Als，0.008％～0.012％Ti，≤1.0％Cu，≤0.50％Mo，0.001％～0.005％Ca等发明钢中，热轧过程中由高Mn含量产生的组织带状、性能波动等缺陷，需要通过880～940℃，0.8～1.5h的离线正火处理加以消除，增加生产工序并妨碍生产的连续性和船板产能的提高，同时高淬透性元素的存在，不仅增加合金成本，还降低低温条件下修复补焊能力和钢板的可焊性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明所要解决的技术问题提出一种高强、高低温韧性、优良焊接性船板钢及其生产方法，该钢板具有低压缩比、高强度、优异的低温冲击功、良好的组织均匀性和延伸率，以保证即使在极地气候环境下修复补焊热影响区的低淬透性和抗冷裂纹能力。

一种高强高韧性船用低温钢，其特征在于，按重量百分比包含如下组分：C：0.04％～0.12％，Si：0.20％～0.55％，Mn：0.8％～1.4％，P：0.005％～0.015％，S≤0.005％，Als：0.02％～0.07％，N≤0.005％，Cu：0.05％～0.40％，Ni：0.05％～0.50％；其余为Fe和不可避免的杂质，并保证Ni/Cu比为1.2～1.5。