[发明专利]一种E40高强度船板钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船板钢及其制备方法，特别涉及一种E40高强度船板钢及制备方法。

背景技术

造船工业是我国国民经济支柱产业之一，近年来发展迅速，为船体结构钢的应用提供了广阔的应用前景，造船用钢板是船舶制造的主要原料，在船体重量中，钢材占90％，其中板材占钢材的70％～80％。船用钢材主要用于船体的甲板、外板、底板、舱体结构等。随着世界经济的高速发展，向大型化、高新技术化方向发展仍是船舶制造业的努力方向，但造船业感到普通强度船体钢强度不足以满足其发展的需求，所以对船体用钢特别是特厚高强度船用钢提出更多品种和更高质量的要求，希望大幅度增加低合金高强度钢的比例，特厚高强度船板钢在造船业中的应用比例不断的加大。

传统铁索体+珠光体组织的钢尽管在一定的冷却范围内强度可以得到提高，韧性得到改善，但提高和改善是有限度的。回火马氏体钢一般合金元素的加入量较大、生产周期长，工艺复杂，需要投入较多专用设备，生产过程的能耗及成本高，在保证板形及表面质量方面需要许多的投入。HSLA-100钢主要强调析出强化对强度增加的影响，对重要的合金元素添加较多，而对组织的研究相对较少。

国内现有船板钢生产专利技术的不足之处为：强度低，多为铁素体+珠光体组织，并目在对提高钢耐海水腐蚀性能的合金元素选取和添加量方面考虑较少。如:“宽厚规格高强度船板钢及其生产工艺”(CN 101418417A),“控制控冷海洋平台用钢及其生产方法”(CN101358320A)。

因此，开发其它组织类型的船板钢，并充分考虑合金元素对钢材焊接性能的作用，是获得综合性能良好的船板钢的新途径。

目前，对高强度船板钢生产方式诸多，但是大多数钢铁企业多是采用微合金化辅以TMCP工艺进行薄规格高强度船板钢的生产，从而满足各船级社标准和用户的要求，特厚规格尤其60mm以上控轧轧制工艺的较少，由于船板钢的各种性能指标要求严格尤其是特厚高强度船板钢，这就对化学成分的设计和生产工艺的制定带来了相当大的难度，需要经过多次试制才能确定出合理的生产方案，这就对钢铁企业产品结构调整及产品系列升级带来了极大的困难。特厚高强度船板钢的生产因其厚度尺寸大，宽度较大，生产中很容易产生一些缺陷，诸如连铸坯成分偏析，轧制变形不均匀，组织不均匀，尤其在厚度方向上组织均匀性控制难度更大，这就造成钢板表面和心部性能不一致、强度和韧性不理想。特厚船板钢在生产过程中由于连铸坯规格大，在轧制过程中产生的缺陷就严重影响钢的强度和韧性，从而造成产品质量标准波动大、成材率低，对企业经济效益形成不良影响。故对于控轧型特厚高强度船板钢合理的化学成分设计，操作简单的工艺，合理的控制轧制是解决特厚高强度船板钢生产难题的方法之一。

高等级船板钢使用量大、面广，不但要求钢板具有较高的强度和塑性，还要求钢板具有较低的屈强比、较高的低温韧性、良好的抗层状撕裂性能和焊接性能。一般高等级船板钢是通过热轧而成，但是特厚钢板在热轧过程中会生产一些缺陷，比如产生珠光体条带、在厚度方向上易产生组织不均匀、因冷却速度内外不一致、轧制过程中的变形不均匀以及连铸坯成分偏析等原因，析出的先共析铁素体将长大，甚至生成魏氏体组织。在一些特厚钢板厚度中心组织分析时，发现组织中碳、锰中心偏析较为严重，导致船板钢组织中存在粒状贝氏体偏析带，这些特厚板在轧制过程中产生的缺陷严重影响钢的强度和韧性，会造成产品合格品率低，产品质量波动大，生产效率不高，难以保证大型特厚板的质量要求，严重制约产品的竞争力。

对于宽厚高强船板的生产，普遍工艺是采用添加微合金元索配合控轧控冷等手段来实现，以满足强度和低温韧性的要求。但仍存在诸多问题，Cu、Nh等合金元素价格昂贵使得生产成本大大提高，铸坯厚度较大给连铸均匀性带来困难;宽厚轧件变形抗力较大，对轧机设备要求苛刻，控冷过程中温度梯度引起组织不均，沿厚度方一向上性能不一，心部低温冲击韧性不足，板型尺寸控制等。

船板钢E40要求有较高的强度、硬度、韧性，用于大型船体结构件等重要部位；由于此钢板对强度、韧性要求较高，因此在成分设计中添加有大量的Nb、V、Ti、Ni等合金，容易发生中心偏析、疏松及夹杂物等严重缺陷，且受高强度、高韧性等因素限制，该钢板对轧钢、热处理工艺要求极为严格。

发明内容