[发明专利]一种可焊接细晶粒高强度结构钢板及其生产方法

说明书

本发明公开了一种细晶粒高强度结构钢板及其生产方法，所述钢板化学成分（重量百分比）C：0.12～0.16％、Si：0.10～0.50％、Mn：1.30～1.55％、P≤0.020％、S≤0.005％、Nb：0.03～0.06％、Ti：0.006～0.035％、Alt：0.020～0.045％、As≤0.04%、Sn≤0.03%、N≤0.005%、O≤0.003%、H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质，通过热机械控轧控冷（TMCP）工艺生产，得到屈服强度≥460MPa、抗拉强度≥540MPa、伸长率≥17%、夏氏冲击功Akv(‑40℃)≥100J的细晶粒高强度结构钢板。本发明在保证强度、韧性、焊接性的同时降低了工序成本，且焊前无需预热，具有优良的焊接性能，从而简化了制造工序，降低了结构件的加工制造成本。

技术领域

本发明属于冶金制造技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可焊接细晶粒高强度结构钢板S460M的制造方法。

背景技术

随着我国工业经济的发展，对高钢级高性能钢种要求逐步提高，包括对钢板焊接性、低温韧性等性能的要求，也带动了国内高性能钢板的研制与开发进入一个崭新的阶段。工程结构用的高强板典型的强度水平是355～460MPa，且要求厚度1/4处，甚至心部具有良好的低温冲击韧性。屈服强度≥460MPa级别钢板被广泛应用于大跨度桥梁结构、高层建筑海洋平台、地铁钢结构件，以及煤炭机械、起重、运输设备，且向大型化或轻量化方向发展。由于这些钢结构件或设备需要承受较大的冲击载荷，并且经常在较低的温度环境下使用，这就需要钢板具有良好的低温冲击韧性。钢板在使用过程中，常会根据设计需要分割成一定尺寸，然后拼接而成，因此，钢板的焊接性能非常重要。欧标牌号S460M钢板是典型的高强度高韧性可焊接细晶粒结构钢，具有良好的发展前景。

中国专利号CN103602891A公开了“屈服强度460MPa级的高韧性钢板及其生产方法”，其材料的化学成分的质量百分含量为：C：0.05～0.08%、Si：0.2～0.4%、Mn：1.2～1.6%、P：≤0.02%、S：≤0.01%、Nb：0.04～0.06%、V：0.04～0.07%、Ti：0.006～0.012%、Ca：0.0015～0.003%、Als：0.017～0.027%，其余为铁和杂质。采用低碳微合金化设计，通过合适的控轧和控冷工艺，获得细小的铁素体基体组织，从而获得了强度、塑性和韧性的良好匹配，不足之处是合金设计同时增加了V，合金成本上升，增加了炼钢工序的成本。

中国专利号CN104313468A公开了“460MPa级低合金高强度结构用钢板及其生产方法”，其材料的化学成分的质量百分含量为：C：0.03～0.09％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.00～1.60％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％、B：0.0005～0.0030％、P：≤0.015％，S：≤0.007％，其余为Fe和不可避免杂质。采取了低C+Nb+B的合金成分设计，生产出屈服强度≥460MPa的钢板，不足之处是，采用了低C成分设计，增加了炼钢工序脱C成本，并且添加了一定了的B元素，B元素虽可提高钢的强度和增加钢的淬透性，但却会降低钢板的低温冲击功，恶化钢板低温韧性，特别是对脆性转变温度的影响更大。

中国专利号CN102041436A公开了“低合金高强度钢板Q460C极其制造方法”，其材料的化学成分的质量百分含量为：C：≤0.17%、Si：≤0.40%、Mn：1.20～1.55%、P：≤0.018%、S：≤0.005%、微合金化元素（V+Nb+Ti）：≤0.20%、Als：≤0.035%，其它为Fe和残留元素。采取了添加V-Ti-Nb等微合金化元素，钢坯加热温度1240℃，两阶段控轧，终轧温度≤860℃，在控冷步骤中，入水温度>760℃，返红温度控制500～600℃，生产出屈服强度≥460MPa的钢板，不足之处是所添加的微合金元素较多，增加成本。

由以上可见，现有技术中要获得屈服强度460MPa级高强度高韧性钢板主要以固溶强化、析出强化为主来提高强度，采用低C成分设计，添加Nb、V、Ti等微合金元素，生产成本较高。