[发明专利]一种具有良好低温韧性的热机械控制钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材料及其制备方法，特别是一种具有良好低温韧性的TMCP型E40钢板及其制造方法。 

背景技术

随着造船工业的发展，对船板性能的要求也越来越高。目前，高强度船体结构用钢按其最小屈服强度划分强度等级，每一强度等级又按其冲击韧性的不同分为A、D、E、F级，其中，A、D、E、F分别表示其各自可分别在0℃、-20℃、-40℃和-60℃的情况下能达到的冲击韧性。E40为船级社规范中的高强度钢种，其制造过程包括冶炼、精炼、连铸、加热、轧制、冷却。 

TMCP（Thermo Mechanical Control Process：热机械控制工艺）就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却的技术总称。由于TMCP工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺，故自20世纪80年代开发以来，已经成为生产低合金高强度宽厚板不可或缺的技术。 

ACC（Accelerated Cooling）是继日本于20世纪80年代首次在厚板轧机上采用在线加速冷却设备后，配合TMCP快速发展起来的控冷技术，具有冷却能力强、精度准、自动化程度高的特点，在厚板生产线上被广泛采用。目前国内有很多企业在中厚板生产线上都安装了ACC设备，代替原来的喷流、水幕、喷雾等冷却设备，使产品等级和品种范围进一步拓展。ACC最显著的功能是冷却能力强，主要用来生产高强韧性的造船、海洋结构、机器结构、管线用TMCP钢。 

  

发明内容

本发明的目的是解决传统控轧与热处理技术的不足而提供一种低温冲击性能合格率高、制造周期短的具有良好低温韧性的TMCP型E40钢板及其制造方法。该船板厚度为10~70mm，屈服强度富余量有30~50Mpa，-40℃低温冲击韧性良好，甚至达到-60℃冲击要求，抗层状撕裂性能优异，可用于各种大中型船体及海洋平台主体结构的建造。 

为了实现上述目的，本发明所设计的具有良好低温韧性的TMCP型E40钢板，按重量百分比计，包括以下组分：C：0.04～0.10％；Si：0.10～0.30％；Mn：1.20～1.60％；P ≤0.018％；S≤0.010％；Alt：0.02～0.07％；Ni：0.10～0.40％；Cu：0.10～0.30％；Mo ：0.01～0.08％；Ti：0.01～0.02％；Nb：0.02～0.04％；V为0.03～0.07％；余量为Fe和不可避免的微量杂质。 

进一步的特征是，C：0.04～0.10％，或Ni：0.10～0.40％，或Cu：0.10～0.30％，或Mo：0.01～0.08％，或Nb：0.02～0.04％，或V为0.03～0.07％，上述化学成分的Pcm：≤0.20％。 

P：≤0.018％，和S：≤0.010％，作为优选P ≤0.012％，S≤0.005％。 

钢板的厚度为10～70mm，宽度为1500~3800mm，优选厚度为40~70mm，宽度为2200~3200mm。 

-40℃冲击韧性＞200J。 

本发明的化学成本限定理由如下： 

C：钢中最经济、最基本的强化元素，对提高钢的强度有明显作用，但是C含量过高会影响钢的延性、韧性和焊接性，因此，近代钢的发展过程是不断降低C含量的过程。故在本发明中，C的重量百分比为：0.04～0.10％。作为优选0.05~0.07%。

Si：是一种类金属元素，具有极好的防水性能和脱氧性能，能提高钢的强度及质量，故本发明中Si的重量百分比为：0.10～0.30％。 

Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要、最经济的强化元素，且有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。因此，本申请中Mn的含量为1.20～1.60％。 

P、S：不可避免的钢中有害杂质元素，易形成偏析、夹杂等缺陷，恶化船板钢的焊接性能、冲击韧性。因此，本发明中P≤0.018％；S≤0.010％。作为优选，P≤0.015％，S≤0.005％。 

Alt为钢中全铝含量，是酸溶铝和氧化铝之和，有利于细化晶粒，改善钢材的韧性。在本发明中，Alt的重量百分比为0.020～0.070％。