[发明专利]一种低屈强比高韧性高锰钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低屈强比高韧性高锰钢板及其生产方法。

背景技术

目前压力容器用低温钢板和超低温钢板多以镍钢为主，正火或正火+回火或调质状态交货，如3.5Ni、5Ni或9Ni钢，镍为钢中主要合金元素，采用正火或正火+回火或调质状态交货。镍钢在生产制造的过程中需要大量宝贵的镍资源进行合金化，故资源消耗压力大，相应的生产成本居高不下。因此急需开发一种新型的超低温环境用钢板材料，连铸生产且该钢板应该具有良好的低温冲击韧性，减少镍含量用量，从而有效降低生产成本。针对上述问题，本发明开发了一种低屈强比高韧性高锰钢板及其生产方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低屈强比高韧性高锰钢板；同时本发明还提供了一种低屈强比高韧性高锰钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种低屈强比高韧性高锰钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.30～0.40%，Si：0.20～0.40%，Mn：23.50～25.50%，Cr：3.0～4.0%，Al：0.020～0.040%，Nb：0.020～0.040%，P≤0.008%，S≤0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明各组分及含量的作用机理是：

C：碳是钢中最主要的元素，C溶解在γ铁素体中形成一种间隙固溶体，呈面心立方结构、稳定奥氏体组织，对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性，碳含量过低则降低钢的强度。

Si：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：锰是本发明材料中是最重要的合金元素，作为一种有效扩大奥氏体的元素，锰将奥氏体的临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织；同时成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，改善钢的热加工性能；锰量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性；铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织，并通过析出强化基体。铌可降低钢的过热敏感性及回火脆性。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

Cr：对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性，降低钢的临界冷却速度。

本发明所述钢板的最大厚度为30mm。

本发明所述钢板屈服强度≥300MPa、抗拉强度700-860MPa、延伸率A50≥40%、-196℃横向冲击功平均≥100J。

本发明还提供了一种低屈强比高韧性高锰钢板的生产方法，所述生产方法包括炼钢、连铸、加热、轧制和热处理工序；所述轧制工序，采用二阶段轧制工艺。

本发明所述轧制工序，采用二阶段轧制工艺；第一阶段为奥氏体再结晶阶段，开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为920～950℃，单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50%。

本发明所述轧制工序，第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度≤900℃、最佳为870～900℃，终轧温度为830～880℃；单道次压下率为10～30%，累计压下率为30～50%；轧制后得到半成品钢板，轧后ACC空冷至室温即得钢板成品。

本发明所述连铸工序，将冶炼后的钢水进行连铸，连铸时进行电磁搅拌或轻压下，加强凝固末端强冷，得到连铸坯；钢水过热度10～25℃，拉坯速度为0.85～1.00min/mm，连铸过程采用低过热度浇铸和专用保护渣，浇铸过程配合动态轻压下技术，连铸坯堆垛缓冷≥72h。

本发明所述加热工序，连铸坯在连续式加热炉中加热，最高加热温度1130～1150℃，保温温度1110～1130℃，总加热时间≥12min/mm钢坯厚度，钢坯厚度为200～330mm。