一種控軋高強度船板鋼及其生產方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明屬于船舶及海洋工程用結構鋼技術領域，特別涉及一種控乳高強度船板鋼 及其生產方法。

　　【背景技術】

　　[0002] 新世紀以來，國內船舶制造業發展迅速，造船完工量、新接訂單量、手持訂單量多 年來均位居世界前列，對船板的需求始終處于較高水平。

　　[0003] 近年來受經濟危機影響，船舶制造業對船板的需求有所減少，同時對船板質量要 求越來越高，船板市場競爭更加激烈。

　　[0004] 在此背景下，高質量低成本船板的研發和推廣是大勢所趨。

　　[0005] 申請號為201010264387.3的專利申請公開了一種控乳型特厚高強度船板鋼及其 制備方法，其特征在于，控制鋼的化學成分質量百分比含量為：C 0.11 %-0.16%，Si 0.30%-0.50% ,Μη 1.40 %-1.60 % , Als 0.025 %-〇 . 055 % ,Nb 0.030 %. 050 % , V 0·030%-0·05%，Ti 0·010%-0·020%，Ρ<0·020%，S<0.012%，余量為Fe。該專利加入 0.030 % -0.050 %的Nb和0.030 % -0.05 %的V，冶煉控制難度大，合金成本較高，難以適應當 前船板市場競爭形勢的需要。

　　【發明內容】

　　[0006] 為克服以上技術問題，本發明提供了一種控乳高強度船板鋼及其生產方法，采用 Al+Ti細化晶粒元素、230mm厚度連鑄坯、控乳工藝生產355MPa級高強度船板剛，生產成本 低，力學性能穩定。

　　[0007] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

　　[0008] -種控乳高強度船板鋼，所述船板鋼厚度規格為6~30mm，船板鋼化學成分質量百 分比為：C 0.10~0.18%，Si 0.10~0·40%，Μη 1.20~1.60%，P<0.012%，S<0.005%， Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量為Fe及不可避免的雜質。

　　[0009] 作為優選，所述船板鋼化學成分質量百分比為:C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%， P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%。

　　[0010] 本發明的一種控乳高強度船板鋼各合金成分的確定：

　　[0011]碳:C是鋼鐵材料傳統、經濟的強化元素，對鋼的強度、韌性、塑性、焊接等影響都很 大。隨碳含量的增加，強度提高，而沖擊韌性則明顯下降，并對焊接性能產生不利影響。從經 濟性和產品性能角度考慮，優選C含量控制在0.10~0.18%。

　　[0012] 硅:Si是煉鋼主要的脫氧元素，為達到充分的脫氧效果Si含量應在0.05%以上，但 若過高則會降低母材及焊接部位的韌性。因此優選Si含量為0.10~0.40%。

　　[0013] 錳:Μη是保證鋼的強度和韌性的必要元素，也是良好的脫氧劑，但錳含量過高會造 成鋼板帶狀組織嚴重、韌性降低及各向異性等問題，并對鋼板的焊接性能產生不利影響。因 此優選Μη含量為1.2~1.60%。

　　[0014] 磷:P是造成鋼較嚴重偏析的有害元素，增加鋼的脆性，尤其是低溫脆性，對沖擊韌 性帶來不利影響，本發明的P含量控制在0.012%以下。

　　[0015] 硫:S是殘存在鋼中的有害元素之一，會增加鋼的熱脆性，降低鋼的延展性及韌性， 對焊接也有不利影響。本發明的S含量控制在0.005 %以下。

　　[0016] 鋁：A1是一種強脫氧劑，并且能細化鋼的晶粒，提高鋼在低溫下的韌性，但超過 0.08%時容易產生鑄坯熱裂紋，同時鋼的韌性降低。因此優選A1含量為0.015~0.055%。

　　[0017] 鈦:Ti不僅能提高鋼的強度、細化晶粒、降低時效敏感性和冷脆性，而且少量的鈦 還能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而發揮作用，小于0.005 %時效果小，超過0.04 %時易 形成大顆粒TiN而失去效果。因此優選Ti含量為0.005~0.020%。

　　[0018] -種控乳高強度船板鋼的生產方法，生產工藝流程為:高爐鐵水-鐵水預脫硫- 轉爐冶煉-脫氧合金化-LF精煉-VD/RH精煉-板坯連鑄-板坯下線堆垛緩冷-板坯清理 -板還再加熱-3500乳機控乳-鋼板空氣冷卻-成品取樣檢驗-入庫，控制所述船板鋼化 學成分質量百分比為：C 0.10~0.18%，Si 0.10~0·40%，Μη 1.20~1·60%，Ρ<0·012%， S< 0.005%，Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量為Fe及不可避免的雜質，其 中，

　　[0019] 所述高爐鐵水的化學成分質量百分比滿足p < 〇 · 12%，Cr < 0 · 06% ;

　　[0020] 所述鐵水預脫硫工藝中，脫硫后鐵水中硫的質量百分含量< 0.003% ;

　　[0021] 所述轉爐冶煉工藝中，在120噸轉爐上冶煉鋼水，終點C的質量百分含量不低于 0.05% ；

　　[0022] 所述LF精煉工藝中，進行造白渣處理，保證埋弧效果良好；

　　[0023] 所述VD/RH精煉工藝中，鋼水進行VD或RH真空處理，真空度< 150Pa;

　　[0024]所述板坯連鑄工藝中，將鋼水澆鑄成230mm厚板坯，下線堆垛緩冷，鑄坯低倍達到 中心偏析C類1.5、中心疏松0.5;

　　[0025]所述板坯清理、板坯再加熱工藝中，板坯檢查清理后裝爐加熱，加熱時間0.9~ 1.Omin/mm；

　　[0026] 所述3500乳機控乳工藝包括粗乳階段和精乳階段，所述粗乳階段保證有2個以上 道次壓下量2 30mm，中間坯厚度2 2倍成品鋼板的厚度;所述精乳階段保證終乳溫度控制在 840±10°C;

　　[0027] 所述鋼板空氣冷卻工藝，乳制完成后鋼板空氣冷卻至室溫。

　　[0028]作為優選，所述VD/RH精煉工藝中，鋼水進行VD或RH真空處理，真空保壓時間2 15min〇

　　[0029]作為優選，所述脫氧合金化工藝中，吹氬時間2 lOmin(含出鋼吹氬時間）。

　　[0030]作為優選，所述板坯下線堆垛緩冷工藝中，堆垛溫度650°C以上。

　　[0031]作為優選，所述板坯下線堆垛緩冷工藝中，緩冷至300°C以下。

　　[0032] 作為優選，所述板坯清理、板坯再加熱工藝中，板坯檢查清理后裝爐加熱，出爐溫 度 1050 ~115(TC。

　　[0033]本發明的有益效果是:與對比文件相比本發明鋼板成分中去掉了成本較高的Nb和 V，在降低了生產成本的前提下，卻達到了與對比文件中的鋼板相當的完全滿足各船級社標 準要求的力學性能：上屈服強度360~430MPa，抗拉強度500~570MPa，斷后伸長率24~ 33%，-20°C下夏比V型縱向沖擊功平均在150J以上，Z向拉伸斷面收縮率平均在40%以上， 因此本發明的船板鋼大大提高了市場競爭力。本發明生產工藝采用高潔凈鋼冶煉技術、高 質量連鑄坯生產技術，可生產鋼板的最大厚度為30mm，采用Al+Ti細化晶粒元素、230_厚度 連鑄坯、控乳工藝生產355MPa級高強度船板鋼，生產的鋼板成分中可控制:N<30ppm，0< 20ppm，Η < 1.5ppm，保證Ν、Ο、Η能控制在較低的含量，從而保證鋼板具有較高的質量。

　　【具體實施方式】

　　[0034] 為了更好地理解本發明，下面用具體實例來詳細說明本發明的技術方案，但是本 發明并不局限于此。

　　[0035] 實施例1

　　[0036] 根據本發明提供的化學成分、工藝流程以及規定的工藝條件，在120噸轉爐上冶煉 鋼水，將鋼水澆鑄成230mm厚板坯，在3500mm中厚板乳機上乳制6mm鋼板。其生產工藝流程 為：

　　[0037]高爐鐵水-鐵水預脫硫-轉爐冶煉-脫氧合金化-LF精煉-VD/RH精煉-板坯連 鑄-板坯下線堆垛緩冷-板坯清理-板坯再加熱-3500乳機控乳-鋼板空氣冷卻-成品 取樣檢驗-入庫，控制鋼板化學成分質量百分比為:C 0.10~0.18%，Si 0.10~0.40%，Mn 1.20~1.60%，P< 0.012%，S< 0.005%，Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量 為Fe及不可避免的雜質，其中，

　　[0038]所述高爐鐵水中P的質量百分含量為0.12 %，Cr的質量百分含量為0.06 % ;

　　[0039] 所述鐵水預脫硫工藝中，脫硫后鐵水中硫的質量百分含量為0.003% ;

　　[0040] 所述轉爐冶煉工藝中，在120噸轉爐上冶煉鋼水，終點C的質量百分含量為0.05% ;

　　[0041] 所述脫氧合金化工藝中，吹氬時間為lOmin(含出鋼吹氬時間）；

　　[0042] 所述LF精煉工藝中，進行造白渣處理，保證埋弧效

　　果良好；

　　[0043] 所述VD/RH精煉工藝中，鋼水進行VD或RH真空處理，真空度為140Pa，真空保壓時間 為16min;

　　[0044]所述板坯連鑄工藝中，將鋼水澆鑄成230mm厚板坯，下線堆垛緩冷，鑄坯低倍達到 中心偏析C類1.5、中心疏松0.5;

　　[0045] 所述板坯下線堆垛緩冷工藝中，堆垛溫度650°C，緩冷至300°C以下；

　　[0046]所述板坯清理、板坯再加熱工藝中，板坯檢查清理后裝爐加熱，加熱時間0.9min/ mm X 230mm=3 · 5小時，出爐溫度 1100°C ;

　　[0047] 所述3500乳機控乳工藝包括粗乳階段和精乳階段，所述粗乳階段保證有2個以上 道次壓下量2 30mm，中間坯厚度2 2倍成品鋼板的厚度;所述精乳階段保證終乳溫度控制在 845 °C；

　　[0048] 所述鋼板空氣冷卻工藝，乳制完成后鋼板空氣冷卻至室溫。

　　[0049] 鋼板的化學成分質量百分比為：C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%，P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%，余量為鐵及不可避免的雜質。

　　[0050] 本發明生產工藝采用高潔凈鋼冶煉技術、高質量連鑄坯生產技術，生產的鋼板成 分中可控制:N含量為30ppm，0含量為20ppm，H含量為1.5ppm，保證Ν、0、Η能控制在較低的含 量，從而保證鋼板具有較高的質量。

　　[0051]鋼板的性能情況見表1。

　　[0052]表1鋼板的性能情況

　　[0053]

　　[0054]由上表可以看出，本發明制備的高強度船板鋼完全滿足各船級社標準要求。

　　[0055] 實施例2

　　[0056] 根據本發明提供的化學成分、工藝流程以及規定的工藝條件，在120噸轉爐上冶煉 鋼水，將鋼水澆鑄成230mm厚板坯，在3500mm中厚板乳機上乳制30mm鋼板。其生產工藝流程 為：

　　[0057] 高爐鐵水-鐵水預脫硫-轉爐冶煉-脫氧合金化-LF精煉-VD/RH精煉-板坯連 鑄-板坯下線堆垛緩冷-板坯清理-板坯再加熱-3500乳機控乳-鋼板空氣冷卻-成品 取樣檢驗-入庫，控制鋼板化學成分質量百分比為:C 0.10~0.18%，Si 0.10~0.40%，Mn 1.20~1.60%，P< 0.012%，S< 0.005%，Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量 為Fe及不可避免的雜質，其中，

　　[0058]所述高爐鐵水中P的質量百分含量為0.11%，Cr的質量百分含量為0.05%;

　　[0059] 所述鐵水預脫硫工藝中，脫硫后鐵水中硫的質量百分含量為0.003% ;

　　[0060] 所述轉爐冶煉工藝中，在120噸轉爐上冶煉鋼水，終點C的質量百分含量為0.06% ;

　　[0061] 所述脫氧合金化工藝中，吹氬時間為15min(含出鋼吹氬時間）；

　　[0062] 所述LF精煉工藝中，進行造白渣處理，保證埋弧效果良好；

　　[0063] 所述VD/RH精煉工藝中，鋼水進行VD或RH真空處理，真空度為150Pa，真空保壓時間 為15min;

　　[0064]所述板坯連鑄工藝中，將鋼水澆鑄成230mm厚板坯，下線堆垛緩冷，鑄坯低倍達到 中心偏析C類1.5、中心疏松0.5;

　　[0065] 所述板坯下線堆垛緩冷工藝中，堆垛溫度650°C，緩冷至300°C以下；

　　[0066]所述板坯清理、板坯再加熱工藝中，板坯檢查清理后裝爐加熱，加熱時間1 .Omin/ mmX230mm=3.8 小時，出爐溫度 1050°C;

　　[0067] 所述3500乳機控乳工藝包括粗乳階段和精乳階段，所述粗乳階段保證有2個以上 道次壓下量2 30mm，中間坯厚度2 2倍成品鋼板的厚度;所述精乳階段保證終乳溫度控制在 840。。；

　　[0068] 所述鋼板空氣冷卻工藝，乳制完成后鋼板空氣冷卻至室溫。

　　[0069] 鋼板的化學成分質量百分比為：C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%，P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%，余量為鐵及不可避免的雜質。

　　[0070] 本發明生產工藝采用高潔凈鋼冶煉技術、高質量連鑄坯生產技術，生產的鋼板成 分中可控制:N含量為30ppm，0含量為20ppm，H含量為1.5ppm，保證Ν、0、Η能控制在較低的含 量，從而保證鋼板具有較高的質量。

　　[0071]鋼板的性能情況見表2。

　　[0072]表2鋼板的性能情況

　　[0073]

　　[0074] 由上表可以看出，本發明制備的高強度船板鋼完全滿足各船級社標準要求。

　　【主權項】

　　1. 一種控乳高強度船板鋼，其特征在于:所述船板鋼厚度規格為6~30mm，船板鋼化學成 分質量百分比為：C 0.1(M).18%，Si 0·1(Μ)·40%，Μη 1.20~1.60%，P<0.012%，S<0.005%， 八18 0.015~0.055%，11 0.005~0.020%，余量為？6及不可避免的雜質。2. 如權利要求1所述的一種控乳高強度船板鋼，其特征在于:所述船板鋼化學成分質量 百分比為：C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%，P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%。3. 如權利要求1~2任一項所述的一種控乳高強度船板鋼的生產方法，其特征在于，生產 工藝流程為:高爐鐵水-鐵水預脫硫-轉爐冶煉-脫氧合金化-LF精煉-VD/RH精煉-板 坯連鑄-板坯下線堆垛緩冷-板坯清理-板坯再加熱-3500乳機控乳-鋼板空氣冷卻- 成品取樣檢驗-入庫，控制所述船板鋼化學成分質量百分比為:C 0.10~0.18%，Si 0.10~ 0.40%，]^1.20~1.60%，？<0.012%，5<0.005%418 0.015~0.055%，11 0.005~0.020%，余量 為Fe及不可避免的雜質，其中， 所述高爐鐵水的化學成分質量百分比滿足P < 〇. 12%，Cr < 0.06%; 所述鐵水預脫硫工藝中，脫硫后鐵水中硫的質量百分含量< 0.003%; 所述轉爐冶煉工藝中，在120噸轉爐上冶煉鋼水，終點C的質量百分含量不低于0.05%; 所述LF精煉工藝中，進行造白渣處理，保證埋弧效果良好； 所述VD/RH精煉工藝中，鋼水進行VD或RH真空處理，真空度< 150Pa; 所述板坯連鑄工藝中，將鋼水澆鑄成230mm厚板坯，下線堆垛緩冷，鑄坯低倍達到中心 偏析C類1.5、中心疏松0.5; 所述板坯清理、板坯再加熱工藝中，板坯檢查清理后裝爐加熱，加熱時間0.9~l.Omin/ mm； 所述3500乳機控乳工藝包括粗乳階段和精乳階段，所述粗乳階段保證有2個以上道次 壓下量2 30mm，中間坯厚度2 2倍成品鋼板的厚度;所述精乳階段保證終乳溫度控制在840 ±10。。； 所述鋼板空氣冷卻工藝，乳制完成后鋼板空氣冷卻至室溫。4. 如權利要求3所述的一種控乳高強度船板鋼的生產方法，其特征在于，所述VD/RH精 煉工藝中，鋼水進行VD或RH真空處理，真空保壓時間2 15min。5. 如權利要求3所述的一種控乳高強度船板鋼的生產方法，其特征在于，所述脫氧合金 化工藝中，吹氬時間2 lOmin(含出鋼吹氬時間）。6. 如權利要求3所述的一種控乳高強度船板鋼的生產方法，其特征在于，所述板坯下線 堆垛緩冷工藝中，堆垛溫度650°C以上。7. 如權利要求3所述的一種控乳高強度船板鋼的生產方法，其特征在于，所述板坯下線 堆垛緩冷工藝中，緩冷至300 °C以下。8. 如權利要求3所述的一種控乳高強度船板鋼的生產方法，其特征在于，所述板坯清 理、板坯再加熱工藝中，板坯檢查清理后裝爐加熱，出爐溫度1050~1150°C。

　　【專利摘要】本發明屬于船舶及海洋工程用結構鋼技術領域，特別涉及一種控軋高強度船板鋼及其生產方法，所述船板鋼厚度規格為6~30mm，所述船板鋼化學成分質量百分比為：C？0.10~0.18%，Si？0.10~0.40%，Mn？1.20~1.60%，P≤0.012%，S≤0.005%，Als？0.015~0.055%，Ti？0.005~0.020%，余量為Fe及不可避免的雜質。本發明采用Al+Ti細化晶粒元素、230mm厚度連鑄坯、控軋工藝生產355MPa級高強度船板，生產成本低，力學性能穩定。

　　【IPC分類】C22C38/04, C22C38/06, C22C38/14, C22C38/02

　　【公開號】CN105648329

　　【申請號】

　　【發明人】王煥洋, 徐洪慶, 劉曉東, 李旺生, 李敏, 李延芝, 肖豐強, 鄭淑勝, 宋緒柯

　　【申請人】山東鋼鐵股份有限公司

　　【公開日】2016年6月8日

　　【申請日】2016年3月9日