[发明专利]一种低裂纹敏感性低屈强比特厚钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢板锻造技术领域，具体涉及一种适于-60℃低温环境下使用的低裂纹敏感性、低屈强比特厚钢板及其制造方法。

背景技术

随着工业技术和经济的不断发展，高强度结构钢越来越多的应用在造船、海工装备、建筑结构、铁路运输、桥梁建设、大型钢结构等领域中，强度的升高可以大大减少钢材的总使用量，在减少资源投入的同时，使总体建造装备轻量化。然而，随着钢板强度的升高，与普通低合金结构钢相比，也带来了一些负面性能。其中，屈强比升高、焊接性能下降、低温韧性下降是主要负面影响，严重制约了高强钢的推广和发展。低屈强比、高低温韧性和良好的焊接性已经成为第三代高性能结构钢的主要发展方向。目前，低碳设计的低裂纹敏感性低屈强比的可在-60℃下使用的40-70mm厚度的高强高韧性钢板在国内还未见有报道。

专利公告号为CN102433507A的发明专利公开了一种低屈强比易焊接高强钢板及其制备工艺，采用低碳、Nb、Cr微合金化成分设计，屈服强度为460-560MPa，抗拉强度为700-790MPa，屈强比＜0.7。但是，该专利产品在成分设计上与本发明完全不同，同时，仅满足-20℃条件下使用，不满足-60℃条件下使用；厚度规格上，仅做到30mm厚度，对于更大厚度的钢板则无法保证性能。

专利公告号为CN103114186A的发明专利公开了一种易焊接高性能钢板的控制冷却方法的技术方案，采用低碳、Nb、V、Cr、B、Ti等微合金元素设计以及控轧控冷工艺，可获得Pcm≤0.21的12-60mm厚度-40℃条件下使用的低屈强比钢板，屈服强度＞530MPa，抗拉强度＞700MPa，屈强比＜0.8，-40℃冲击功＞120J。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种可在-60℃条件下使用的40-70mm厚度，碳当量≤0.43、冷裂纹敏感系数（Pcm）≤0.20、屈强比≤0.80的高强钢板及其制造方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种易焊接低温抗层状撕裂性能优异的钢板，该钢板的化学成分质量百分含量为C 0.05-0.09；Si 0.2-0.4；Mn 1.3-1.6；Al 0.02-0.04；Nb 0.03-0.08；V 0.03-0.08；Cr 0.1-0.5；Ni 0.1-0.5；Mo 0.1-0.3；Cu 0.2-0.5；Ti 0.01-0.02；P ≤0.015；S ≤0.003；N≤0.007，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量≤0.43，冷裂纹敏感系数Pcm≤0.20。

钢板的冶炼流程为：KR铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH真空脱气—板坯连铸—缓冷—控制轧制—控制冷却—精检—性能检测—包装入库。

本申请钢板的厚度为40～70mm，屈服强度≥460MPa，抗拉强度570～760MPa，屈强比≤0.80，延伸率≥17%，-60℃下钢板的1/4厚度和1/2厚度处夏比冲击功均≥150J，Z向断面收缩率≥35%，可满足在-60℃超低温环境下服役。

本发明中所含有所有组分的作用及其含量选择理由具体说明如下：

C：影响强度、低温韧性和焊接性的主要元素，以固溶强化形式提高钢的强度，碳含量过低时（低于0.03%），则不能保证强度，碳含量过高（高于0.10%）会对钢的韧性及焊接性产生不利影响。本发明C含量选择范围为0.05-0.09%，在保证钢板强度的基础上，保证具有良好的低温韧性和焊接性。

Si：脱氧元素，起固溶强化作用，Si含量过高会对表面质量、韧性及焊接性能产生不利影响，本发明Si含量选择范围为0.2-0.4%。

Mn：影响强度、低温韧性和焊接性的主要合金元素，典型的奥氏体稳定化元素，起固溶强化作用，Mn含量在低于0.8%时则无法起到固溶强化的作用，过高会提高钢的碳当量和裂纹敏感系数，对钢的焊接性产生不利影响；同时，Mn容易在钢板心部产生偏析，对钢板心部的低温冲击韧性产生不利影响。本发明Mn含量的选择范围为1.3-1.6%；

Al：脱氧元素，起脱氧和固氮的作用，形成AlN起到细化晶粒的作用。本发明Al含量的选择范围为0.02-0.04%。

Nb：主要细化晶粒元素，在轧制过程中通过钉扎作用和沉淀强化作用显著细化奥氏体晶粒，提高奥氏体再结晶温度，有利于强度和韧性的提高。本发明Nb含量的选择范围为0.03-0.08%