[发明专利]超宽规格高强高韧性能的海洋工程用钢及其制造方法

说明书

本发明公开超宽规格高强高韧性能的海洋工程用钢及其制造方法。钢中含有C：0.05％～0.10％，Si：0.10％～0.50％，Mn：1.2％～1.5％，Cu：0.20％～0.40％，Ni：0.10％～0.30％，P≤0.01％，S≤0.01％，Als：0.01％～0.05％，Nb：0.020％～0.040％，Ti：0.010％～0.020％，V：0.040％～0.070％。加热温度1150～1200℃，保温30～60min，第一阶段开轧温度1000～1050℃，平均单道次压下率≥15％；第二阶段开轧温度850～950℃，平均单道次压下率≥15％；第三阶段开轧温度800～830℃，单道次压下率＞10％；平均冷速＞3℃/s，返红温度600～650℃，缓冷时间≥24h。钢板宽度3500～4500mm，高强度和低温韧性优良。

技术领域

本发明属于钢铁材料制备领域，涉及具有超宽规格、厚规格、高强度、优良低温韧性特性，特别是板厚方向1/4和1/2位置的强度、低温冲击功和断裂韧性优异的钢板及其制造方法。

背景技术

随着海洋运输及开采装备大型化需求的日益增长，海洋工程用装备材料的需求不断增加，要求也日益提高。海洋平台用钢板必须具有超宽规格、高强度、高韧性、良好焊接性及厚规格的严格要求，特别对材料的断裂韧性性能极为重视。

超宽规格高强韧性钢板可以节省焊接工作，提升钢板的稳定性，同时也是大型船舶用钢的未来需求；普通高强度、厚规格海洋平台用钢的制造工艺一般采用调质工艺，但是调质工艺的钢板由于碳当量较高，必然会对钢板焊接性能产生不利影响，同时也不适用于特殊部位的用钢状态要求。所以，如何采用TMCP工艺生产出易焊接的超宽厚规格、高强度、优异低温韧性及断裂韧性的海洋工程用钢板是海洋工程大型化用钢研究的重要发展方向。

CN200810092346.3提出一种具有脆性龟裂传播停止特性和板厚中央部的韧性优异的钢板制备方法。该专利成分设计如下：C：0.01％～0.06％，Si：0.01％～0.8％，Mn：1.0％～1.8％，Al：0.01％～0.08％，Nb：0.02％～0.08％，Ni：0.20％～0.8％；该专利技术得到钢板宽度达不到4000mm，无法保证特殊用途大型集装箱船及海洋开采装备的特殊需求。

CN200910147530.8提出一种具有脆性龟裂传播停止特性的厚板钢制备方法，该专利成分设计如下：C：0.05％～0.12％，Si：0.05％～0.30％，Mn：1.00％～1.80％，Al：0.01％～0.06％，Ti：0.005％～0.03％，Nb：0.005％～0.05％，B：0.0005％～0.003％，N：0.0020％～0.0090％；在该技术中，无法保证板厚方向t/4～t/2位置的韧性和强度及微观组织的均匀性等要求；另外该技术要求在轧制过程中需经过冷却、轧制和回热工序，制造工艺变得复杂，增加了实际操作难度，影响实际成材率，并且该专利技术得到钢板宽度达不到4000mm。

CN103451534B提出一种60mm厚度方向性能优良的海洋平台用钢板及其生产方法，该专利成分设计如下：C：0.09～0.14％；Si：0.20％～0.50％；Mn：1.10％～1.50％；P≤0.015％；S≤0.005％；Al：0.015％～0.050％；Nb：0.030％～0.060％；Ti：0.010％～0.020％；此专利实现的钢板强度、低温韧性、并没有实现良好的断裂韧性性能，该专利技术得到钢板宽度达不到4000mm。

发明内容

本发明的目的是通过优化高强度钢板化学成分，采用控制轧制和控制冷却工艺控制板厚方向的显微组织和晶粒尺寸，得到成材率高、强度和韧性稳定的超宽厚钢板。主要是从合金元素筛选与配比、钢质洁净度控制、工艺优化与参数选择、微观组织控制等几个方面进行了大量且系统的试验研究及生产实践，最终确定了可满足本发明目的合金元素配比及制备工艺。

具体的技术方案是：