本發明屬于中厚鋼板制備

　　技術領域：

　　，特別涉及到一種適用于海洋工程用高錳中厚鋼板的成分設計及其軋制方法。

　　背景技術：

　?。褐懈咤i鋼在現代的社會被廣泛的應用于耐磨件、汽車、礦山機械以及海洋平臺等。因為中高錳鋼具有良好的拉伸和低溫韌性，所以特別適用于海洋工程領域中對鋼板的減量化需求。而鋼中普遍含有較高的mn，所以無論是冶煉，還是軋制過程，都是生產難度較高的鋼種。高錳鋼雖然具有良好的拉伸和低溫韌性，被認為是可以彌補ni系低溫鋼昂貴成本的鋼種，但是高錳含量鋼的加工性能差，軋制過程中極易產生冷裂紋。錳鋼加工性能差的缺點嚴重制約了錳鋼的發展。為解決這一問題，各鋼鐵企業均開展了相關試驗，目前尚未得到徹底的解決。cn104630641a公開了800mpa級高強度高塑性低碳中錳鋼及其制造方法，鋼中含有：c：0.05％～0.25％，si：0.02％～0.40％，mn：3.0％～7.0％，p≤0.015％，s≤0.015％，al：1.5％～3.5％，cr：0.02％～0.60％，cu≤0.50％，mo≤0.4％，nb≤0.10％，n≤0.010％，余量為fe及不可避免的雜質。mn含量較低，不能很好的發揮出mn鋼的優勢，沒有適當的運用cr、mo、ni、cu等合金的合理配合，形成有效的第二相析出強化，也不能有效的避免鋼板在緩慢冷卻過程中出現的冷裂紋。另外，生產的鋼板為冷軋卷板，且沒有說明產品厚度，不能生產厚度為30～65mm熱軋中厚板。cn101550515a公開了一種含銅高強韌高錳鋼及其制造方法，其高錳鋼使用用途為汽車板，厚度沒有做要求，不適用于30～65mm大厚度海洋工程用鋼板，且軋制機理中沒有考慮到改善鑄態組織方面。cn104805378a公開了一種高強韌的超低碳中錳鋼中厚板及其制備方法，生產的鋼板厚度為20～50mm，不適用于生產更大厚度厚板。其軋制工藝不能有效的解決軋制過程中厚度方向性能不一的問題。cn102534406a公開了中錳鋼及其制備方法，為電爐冶煉、砂型鑄造中錳鋼，無法生產連鑄熱軋大厚度高錳鋼板。技術實現要素：本發明提供一種海洋工程用高錳中厚鋼板及其制造方法，通過錳鋼化學成分的設計調整、控制鋼質潔凈度、以及控制軋制和控制冷卻的工藝優化，使高錳鋼可以克服軋制后易產生冷裂紋的問題，低溫沖擊性能得到改善。采用兩階段軋制和控制道次壓下率，顯著提升鋼板全厚度方向的性能一致性。生產出的含錳中厚鋼板適用于海洋工程領域。具體的技術方案是：一種抗軋制冷裂紋且具有良好低溫沖擊性能的錳鋼鋼板，其特征在于按質量百分比計，鋼中含有c：0.05％～0.25％、mn：5.0％～9.0％、si：0.20％～0.50％、cu：0.10％～0.50％、ni：0.25％～0.40％、cr：0.30％～0.90％、mo：0.25％～0.80％、n：0.001％～0.007％、p≤0.01％、s≤0.01％以及al：0.01％～0.05％，其余為fe和不可避免的雜質。本發明的錳鋼中各合金成分作用機理如下：c：是提升強度的必要元素，通過固溶強化和析出強化來提升強度，但是過高的c含量對鋼的低溫韌性和易焊接性有負面影響。從經濟性和產品性能角度考慮，本發明將c含量控制在0.05％～0.25％。si：煉鋼過程中脫氧成分，為了得到充分的脫氧效果必須含0.20％以上，以固溶形式存在的si在提高強度的同時也能提高韌脆轉變溫度，因此本發明將si含量控制為0.20％～0.50％。mn：是錳鋼保證強度和韌性的必要元素，mn與s結合形成mns，避免晶界處形成fes而導致的熱裂紋，同時mn也是良好的脫氧劑。因此，本發明將錳含量的控制范圍定在5.0％～9.0％。cu：在鋼中加入cu，可以提高鋼的耐蝕性、強度，改善焊接性、成型性與機加工性等。與ni同時使用，還可以避免熱脆性。cu、cr、ni、mo元素的合理配合，可以有效的避免鋼板冷裂紋的產生。本發明將cu含量范圍控制在0.10％～0.50％。ni：具有固溶強化作用，能促使合金鋼形成穩定奧氏體組織，具備降低ar3點、使碳當量或冷裂紋敏感系數pcm最小的特性，能提高鋼的強度和韌性，并改善cu在鋼中引起的熱脆性，因此本發明將ni含量控制在0.25％～0.40％。cr：提高鋼的淬透性的重要元素，對于厚規格船板及海洋平臺用鋼而言添加較高cr含量可以有效提高淬透性以彌補厚度帶來的強度損失，改善厚度方向上性能的均勻性。因此本發明cr含量控制在0.30～0.90％。mo：提高淬透性的元素，擴大γ相區，推遲γ→α相變時先析出鐵素體形成、促進針狀鐵素體形成，對控制相變組織起重要作用，能有效提高材料強度；降低相變溫度，降低貝氏體轉變的臨界冷速，有利于在較寬的冷速范圍內促進貝氏體轉變，使厚鋼板具有較好的工藝適應性，能有效改善鋼板厚度方向上強韌性能的穩定性。因此本發明將mo含量控制在0.25％～0.8％。n：在鋼中，n元素雖然是裂紋源和脆性的有害元素，但是適當的n元素可以增加鋼鐵的強度和耐磨性，因此本發明將n含量控制在0.001％～0.007％。p：是對沖擊值帶來不利影響的元素，可以在板坯中心部位偏析以及在晶界聚集等損害低溫韌性，本發明將p含量控制在≤0.01％。s：是對沖擊值帶來不利影響的元素，可以形成硫化物夾雜，成為裂紋源，本發明將s含量控制在≤0.01％。al：作為本發明必須添加的脫氧和細化晶粒元素，添加含量在0.01％以上，但超過0.08％時容易產生鑄坯熱裂紋，同時鋼的韌性降低。本發明將al的含量范圍控制為0.01％～0.05％。本發明還提供一種海洋工程用高錳中厚鋼板的制造方法，包括冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制、冷卻、調質處理。主要包括如下步驟：(1)冶煉工藝：按照本發明的成分范圍進行冶煉、經過lf和rh精煉爐處理，全程保護澆鑄，連鑄后得到連鑄坯；(2)加熱工藝：為防止加熱過程中鑄坯過熱、原始奧氏體晶粒粗大，加熱溫度控制在1140～1220℃，均熱溫度控制在1130～1190℃，到溫保溫時間100～160min；(3)軋制工藝：對鋼坯進行兩個階段控制軋制，第一階段為再結晶區軋制，軋制溫度控制在再結晶臨界溫度以上，開軋溫度≥1000℃，單道次壓下率大于13％，累計壓下率40％～50％，一階段軋制后對鋼板表面進行間斷式水冷至850～900℃為止，其目的是通過大壓下率變形使鋼板1/4和1/2厚度位置的奧氏體再結晶，細化奧氏體晶粒，隨后采用間斷式水冷可以減少待溫時間，冷卻到奧氏體未再結晶區來阻止晶粒再結晶和長大；第二階段為未再結晶區軋制，終軋溫度在ar3以上范圍為850～900℃，采用單道次壓下率5％～12％，累計壓下率控制為50％～60％。使奧氏體晶粒充分變形拉長，為相變形核提供儲能和位置，提高相變形核率；(4)冷卻工藝：采用冷速3～7℃/s的快速層流冷卻系統，返紅溫度控制在300～450℃，其目的是度過脆性相析出區域，并保證鋼板未冷卻至室溫，從而避免鋼板表面出現裂紋、形成具有優異強韌性的性能，之后采用鋪墊熱軋板的方式緩冷，鋪墊的熱軋板溫度為250～500℃，進行后續調質處理，以調質態進行交貨。采用tmcp+調質工藝，生產出的錳鋼鋼板成品厚度范圍為30～65mm，在厚度方向上1/4和1/2處的屈服強度≥690mpa，抗拉強度≥800mpa，-40℃夏比沖擊功≥180j。有益效果：本發明同現有技術相比，有益效果如下：(1)本發明通過添加適當cu、cr、mo、ni，控制硫磷含量，采用兩階段軋制方法，一階段高溫大壓下量破碎1/2處鑄態組織，二階段小壓下量多道次形變積累，提高錳鋼板厚度方向不同位置1/4和1/2厚度的低溫韌性和屈服強度，可滿足本發明錳鋼的力學性能要求。(2)本發明采用在線澆水冷卻并控制反紅溫度為300～450℃的方法，可以避免脆性相析出和鋼板表面冷裂紋的產生；(3)本發明產品的制造工藝易于實現，鋼板成品厚度范圍為30～65mm，在厚度方向上1/4和1/2處的屈服強度≥690mpa，抗拉強度≥800mpa，-40℃夏比沖擊功≥180j，成材率高。具體實施方式以下實施例用于具體說明本

　　發明內容，這些實施例僅為本

　　發明內容的一般描述，并不對本

　　發明內容進行限制。表1為本發明實施例鋼的化學成分；表2為本發明實施例鋼制備工藝；表3為實施例鋼及對比鋼常規的力學性能。表1本發明實施例鋼及對比鋼化學成分實施例csimncunicrmoalsn10.0650.205.00.150.310.400.250.020.006320.150.376.330.240.230.300.300.030.001430.050.417.340.360.250.890.790.040.002540.250.456.450.420.400.680.690.010.002650.080.508.960.500.370.720.450.050.00260.090.488.130.100.320.350.720.040.004鋼中p≤0.01％，s≤0.01％。表2本發明實施例鋼及對比鋼制備方法表3本發明實施例鋼及對比鋼常規力學性能由上述實施例可得，根據本發明生產的高錳中厚鋼板，板厚1/4處的屈服強度＞770mpa，抗拉強度＞890mpa，板厚1/2處的屈服強度＞660mpa，抗拉強度＞800mpa。鋼板的延伸率≥19％，縱向沖擊功單值＞160j，具有優良的低溫沖擊韌性。當前第1頁12

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明公開一種海洋工程用高錳中厚鋼板及其生產方法。鋼中含有C：0.05％～0.25％、Mn：5.0％～9.0％、Si：0.20％～0.50％、Cu：0.10％～0.50％、Ni：0.25％～0.40％、Cr：0.30％～0.90％、Mo：0.25％～0.80％、N：0.001％～0.007、P≤0.01％、S≤0.01％、Al：0.01％～0.05％，其余為Fe和不可避免的雜質。加熱溫度1140～1220℃；一階段開軋溫度≥1000℃，單道次壓下率＞13％，累計壓下率為40％～50％，二階段終軋溫度850～900℃，單道次壓下率5％～12％，累計壓下率50％～60％；冷速3～7℃/s，返紅溫度300～450℃，最后進行調質處理。鋼板厚30～65mm，低溫韌性優良，軋后表面無冷裂紋。

　　技術研發人員：朱隆浩;嚴玲;周成;張鵬;安曉光;黃松;朱曉雷;海天;陳華

　　受保護的技術使用者：鞍鋼股份有限公司

　　技術研發日：2017.12.14

　　技術公布日：2019.07.02