[发明专利]一种低温高韧性V-N合金化船板钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高强韧钢板生产技术，具体涉及一种低温高韧性V-N合金化船板钢的生产技术。

背景技术

船板钢是中厚板的主要品种之一，造船、海洋石油产业的不断发展以及船舶向大型化、高速化方向发展的趋势使得对高强度、高韧性船板钢的需求日益增加；同时，随着世界经济的发展和贸易的增长，人们对低成本的船舶运输方式的需求持续增长。而为了满足船舶在各种条件下的服役性能，人们对船板钢性能的要求也愈加苛刻；一般强度的船板已经不能满足船体的需要，具有高强度、高韧性、高质量等级的E、F级船板的应用比例正在不断提高。对船板钢性能的要求主要为：具有强度σ_s和σ_b的匹配及稳定性、足以经受船体在航行过程中或突发事故中裂纹扩展和抗脆性断裂的韧性和塑性储备、具有良好的低温韧性、焊接性能和耐海水腐蚀性能，以保证船舶在建造和行驶中的可靠性与安全性。为此，各大船板钢生产商纷纷致力于具有较高强度与较好低温韧性的船板钢的开发和应用，并掀起了对此类船板钢成分和生产工艺的研究热潮。可以预见未来船板钢的发展趋势为：高技术含量、高附加值的高等级船板钢的需求量将大幅度增加；规格及尺寸精度的要求将更高；质量将进一步提高；品种将进一步增多。

具有高技术含量、高附加值的高等级船板钢在未来造船业的发展中将具有广阔的应用前景，但是，由于目前应用的各种船板钢本身或其相应的制备工艺方面均存在不足，尚不能完全满足造船业对高品质船板钢的需求。

在生产工艺方面，现有船板钢的生产广泛采用控轧控冷技术。提高强度和韧性的方法主要是通过合理设计合金元素含量和控轧控冷参数等实现相变强化、细晶强化和亚晶强化等强化机制。但是由于控轧控冷生产流程繁多，生产工艺复杂，对钢板的控制要求严格，尤其是轧制过程以及冷却过程需要进行精确控制，所以使产品合格品率较低，产品质量波动较大，生产效率低下等问题。

近年来，在船板钢的制备方面取得了一定成果，而且相关专利也有公开报导。

如：公开号为CN101701326A的专利公开了一种屈服强度355MPa级高韧性大厚度船板钢，其-20℃的冲击功达到100J以上，但是其化学成分含有贵重的合金元素Mo、Ni等。造成生产成本较高。

公开号为CN101876033A的专利公开了一种低温高韧性船板钢，该专利所公开的船板钢，其低温冲击韧性较高，-60℃纵向冲击功可达250J以上，但是其抗拉强度较低，约为480MPa。远不能满足现代大型船舶的需求。

公开号为CN102199724A的专利公开了一种屈服强度355MPa合金减量型船板钢，该专利公开的船板钢，抗拉强度较高，但是其低温冲击韧性偏低，-20℃夏氏冲击功最低为34J。

发明内容

针对以上现有船板钢存在的问题，本发明基于V-N微合金化理论对现有船板钢成分进行重新设计，充分发挥V、N元素在船板钢中的强化作用；通过对合金元素存在形态、强化方式的全新控制，实现船板钢生产过程中的低温加热、高温轧制、取消了合金元素Nb的加入，从而与传统的生产工艺一起形成两套不同的生产体系，根据原材料的市场形势，灵活选用不同的体系，可以灵活提升利润空间。

本发明的目的在于提供一种制备低温高韧性船板的新型工艺，本发明的主要技术方案为：

1、一种低温高韧性V-N合金化船板钢的化学成分，按照重量百分比为：C 0.055%~0.15%，Si 0.1%~0.25%， Mn 1.55%~1.65%， V 0.035%~0.045%，Ti 0.003%~0.013%， N 0.006%~0.0095%，P≤0.02%，S≤0.02%，Als ≤0.03%，其余为Fe及不可避免的杂质。

下面对本发明中各化学成分的作用做详细介绍。

C：是微合金钢中主要强化元素，是提高钢板淬透性的主要元素；其含量偏低时会使碳化物等的生成量降低，影响轧制时细化晶粒的效果。当含量偏高时，对钢板的低温韧性与焊接性能不利。因此综合考虑成本、性能等因素，本发明控制C的范围为0.055%~0.15%。

Si：能够促进钢水脱氧并提高钢板的强度，在钢中固溶能力较强，可以起到一定的强化作用，但含量过高会严重损害钢板的低温韧性和焊接性能。因此本发明控制Si含量在0.1%~0.25%，其作用还在于在炼钢的过程有利于钢水纯净化。

Mn：适当的Mn可以延缓钢种铁素体和珠光体转变，大幅增加钢种淬透性，降低钢材脆性转变温度，改善冲击韧性。本发明控制Mn的范围为1.55%~1.65%。