[发明专利]一种具有优异焊接性能的船体结构钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及低碳低合金高强钢制造领域，具体的说是一种具有优异焊接性能的船体结构钢，应用于船舶制造业。

背景技术

船舶工业有着广阔的发展前景，随着世界经济的发展和贸易的增长，船舶需求量不断上升。当今世界造船业正发生重大变革：一是高新技术日益向船舶制造业集中；二是世界经济技术一体化进程的加快，推动了国际航运业的发展，为造船业提供了广阔的市场需求。造船业对国民经济具有较强的拉动作用，大力发展造船工业，能够带动机械、冶金、电子、设备等各行业的快速发展。随着船舶吨位的大型化，造船业对船体结构钢的综合性能要求也越来越高，不仅要求钢板具有良好的力学性能，而且还要求具有优良的焊接性能，以提高船舶制造效率，加快制造进度，改善焊接作业环境。船体结构钢优异焊接性能体现在经各种焊接方法(手弧焊、埋弧自动焊、气电立焊等焊接技术)焊接后，焊接接头尤其是焊接热影响区无焊接冷裂纹、淬硬倾向小即最高硬度低，且具有良好的力学性能。

在本申请以前，中国专利申请200510047196.0公布了“高强度低焊接裂纹性钢厚板及其生产方法”，其化学成分按重量百分比为：C：0.06％～0.09％，Si：0.15％～0.55％，Mn：1.00％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.006％，Cu≤0.30％，Ni：0.15％～0.40％，Cr≤0.30％，Mo≤0.30％，V：0.02％～0.06％，Nb：0.005％～0.05％，Als：0.010％～0.040％，余量为Fe及不可避免的杂质。类似的，中国专利申请200510047195.6介绍了一种“大线能量低焊接裂纹敏感性厚钢板及其生产方法”及中国专利申请200610018010.3公布了一种“低焊接裂纹敏感性钢板及其生产方法”，经控制轧制、在线层流冷却及离线回火而成。上述三项专利技术不足在于化学成分复杂，含有价格昂贵的Ni、Mo等合金元素，且成型过程包括离线回火，降低了生产效率，提高了生产成本。另一项中国专利申请200710052132.9公开了“一种大线能量焊接高强度船板钢及其制造方法”，其化学成分按重量百分比为：C：0.01％～0.18％，Mn：1.0％～1.8％，Si：0.05％～0.40％，P＜0.015％，S＜0.010％，Nb：0.01％～0.08％，N：0.002％～0.012％，Ti：0.01％～0.08％，Als：0.001％～0.06％，B：0.0001％～0.0030％，或Ca或Mg或Zr为0.0001％～0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质，通过冶炼、轧后控制保温、在线冷却而成。其不足在于微合金化元素太多，冶炼过程中不易操作，难于控制其成分精度，且增加了成本。成形过程中采用轧后驰豫(保温)工艺，降低了设备利用率和生产效率，难于在实际生产过程中推广应用。

发明内容

本发明针对现有船体结构钢焊接性能、力学性能差，化学成分中含有价格昂贵的Ni、Mo等合金元素，且生产工艺复杂的缺点，提供了一种具有优异焊接性能的船体结构钢及其制造方法，该钢焊接性能、力学性能优异，不含有Ni、Mo等合金元素，生产过程容易控制，操作简单。

本发明所述的一种具有优异焊接性能的船体结构钢，其特征在于所述钢的化学成分按重量百分比为：C 0.05～0.25％，Si 0.01～1.0％，Mn 0.50～2.0％，P≤0.020％，S≤0.010％，Ti 0.005～0.10％，Nb 0.005～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质，且化学成分满足以下关系式：

(1)0.015％≤C×Si≤0.075％；

(2)0.095％≤C×Mn≤0.15％；

(3)0.0003％≤Nb×Ti≤0.0005％。

该钢的生产方法包括以下步骤：板坯加热—粗轧—精轧—水冷—空冷，其具体参数控制为：

开轧温度≥1000℃；

终轧温度：800～900℃，轧制总压下率≥80％；

终轧后浇水冷至400～700℃；

空冷至室温。

本发明钢中选定各合金元素及成分范围基于以下原理：