[发明专利]高强度高韧性船体结构用钢

说明书

技术领域

本发明涉及结构用钢及其制造方法，特别是涉及高强度低温冲击韧性优良的TMCP型含B元素船体结构及海洋平台用钢及其制造方法。

背景技术

TMCP(控轧控冷)钢板具有高强度高韧性的特点，其应用领域除了造船领域外，还涉及了海洋结构件、管线管和建筑、桥梁等各种领域。TMCP是一项节约合金和能源的工艺，从环保方面来看，它也是一项意义深远的技术。而在代表当今船板生产最先进工艺的TMCP船板研发方面目前宝钢，鞍钢，新钢已取得突破。而国外先进钢铁企业在TMCP船板产品的品种、规格、品质方面都非常完善。国外钢铁企业生产的高等级船板钢在国际船板市场上的竞争力更强，除了质量、钢级的优势，还有更重要的就是他们生产的船板钢的成本优势。结合经济环保型的TMCP工艺与经济环保型的化学成分体系，日本钢铁企业生产出竞争力非常强大的高等级船板钢。如日本、韩国钢铁企业正在研究利用B元素在钢中的特殊作用，取代钢中贵重的Ni、Cr、Cu等合金元素，结合TMCP工艺控制轧制生产的含B船板钢相比传统的微合金高强船板钢，碳当量低，合金元素加入量少，对钢板加工性能、焊接性能有大幅提高，更重要的是节省贵重元素的添加，经济优势非常明显。

早在20世纪二十年代就已经发现硼有提高钢的淬透性的作用，但因为找不到正确的加硼方法而未能得到实际应用，直到1937年美国解决了这一问题，才生产出世界上第一炉工业含硼钢。

硼钢具有一系列优点：只要加入极少量的硼，就能显著提高淬透性；硼钢的各种机械性能、工艺性能良好，价格低廉；硼的资源多，用量少，可以节约大量昂贵的合金元素，如：Ni、Cr、Mo、Cu等，因此硼钢一诞生就受到广泛的注意，人们对硼钢的研究产生极大兴趣，硼钢很快被广泛用于高强钢板、高强螺栓、弹簧钢以及一般碳素结构钢等。硼的主要优点是钢中含量极少就会明显改变钢的淬透性，但这也是它的一个主要缺点，即钢板性能对硼含量的微小变化都十分敏感，因此，在炼钢时需要进行严格的控制，即使在对硼含量小心的控制后，还必须考虑到淬透性也会随着钢的碳含量、合金成分、晶粒尺寸、奥氏体化温度的变化而变化。

钢中加入微量的硼，充分利用硼在相变动力学上的重要特性，加入硼可以明显抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核，并可使贝氏体转变曲线变得扁平，从而在低碳的情况下，在较宽的冷却速度范围内可得到贝氏体组织。加入成本较低的硼元素，可以节约大量Ni、Cr、Cu、Mo等昂贵的合金元素。

未来的钢铁业，节能环保型产品和低成本优势将是企业的最大竞争力，含B船板钢的开发将作为经济型节能船板市场的起点，为国内经济型高强船板市场占据有利位置奠定基础。

CN101045976A公开了一种可超大线能量焊接低温用厚钢板，该专利申请采用低C-高Mn-Nb系低合金钢作为基础，适当提高Als的含量、C/Mn：0.020-0.050、Ti-B微合金化、Ca或REM处理、Ti/N：3.0-3.5。该专利Mn含量范围为1.5-1.8％，Ti/N值范围狭小，生产可制造性较差，且属于大线能量焊接钢板，在冶金机理上属于利用钢中析出粒子增加强韧性，与本发明钢板利用B元素增强钢板淬透性增强钢板强韧性机理不同，同时，本发明Mn含量范围在0.4-2.5％之间，Ti/N比可以在3.5以上，明显增加可制造性。

CN101050502A公开了一种大线能量焊接的高强度船板钢及其制造方法。该专利经炼钢、精炼后进行连铸、热轧，保持钢水中的氧含量在10-600ppm，用Fe-Ti合金或者金属Ti进行脱氧后加入Ca、Mg、Zr中的一种；再用Al线进行最终脱氧后加入B，铸坯经均热、轧后控制驰豫、在线冷却即可。与本发明相比，该专利利用弛豫析出技术控制析微细B析出粒子增强钢板的大线能量焊接性，同时加入Ca或Mg、或Zr夹杂物变质元素提高钢板的大线能量焊接热影响区焊接性能，本发明虽然也加入Zr，但Zr在钢中的作用主要是强碳化物析出强化和细化晶粒的作用，故在成分设计、强韧机理和轧制工艺上该专利皆与本发明不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有TMCP型低成本含B高强度高韧性船体结构用钢。