[发明专利]一种近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法，具体地说是一种以提高钢板断裂韧性和疲劳性能为目的近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法。

背景技术

目前大型造船业，海洋工程，桥梁、大口径石油、天然气运输管线、大型压力容器和储罐、重型建筑结构、工程机械的技术进步和对宽厚板旺盛的需求，拉动了低碳微合金高强度宽厚板的技术进步。目前高强度宽厚板产品通常采用传统TMCP+ACC的工艺路线，大部分TMCP态钢板浇水后会在钢板近表产生1～5mm的以粒状贝氏体为主的激冷层，粒状贝氏体对强度贡献很大，但极大的损害了钢板的低温韧性、断裂韧性以及钢板疲劳性能，尤其在厚板中该现象尤为严重。通常厚板交货时只检验1/4处冲击韧性，而激冷层恰好避过检测位置而未暴露出问题，存在这种问题的钢板断裂韧性以及疲劳性能较差，在重型建筑、大跨桥梁、大型船舶以及压力容器等重要结构件的使用过程中埋下了安全隐患。

通常来说，工程材料一般通过综合强化效应达到较好的综合力学性能，具体方法有细晶强化、固溶强化、析出强化、位错强化和第二相强化等。在各种强化机制中，细晶强化是同时提高钢板强度和韧性的唯一方式。

为了降低制造成本，实现轻量化建设，在提高钢材的强度的同时得到强韧性匹配良好的钢材，需要合理的利用合金化，重点通过轧制工艺细化晶粒，使钢材获得理想的组织形态，实现高强高韧目标。

现有的涉及近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法，主要是通过控轧控冷或热处理方法获得高强度钢板，具体生产方法如下：

中国专利CN200710046298.X提供了一种屈服强度420MPa级超细晶钢板及其制造方法，其化学元素重量百分配比为：C：0.06～0.09，Si：0.30～0.60，Mn：1.00～1.30，P≤0.015，S≤0.010，Ti：0.01～0.02，其余为Fe和不可避免杂质。其超细晶钢板制造方法的主要技术特征为：连铸坯或钢锭加热至970～1050℃，钢坯轧后冷却至780～820℃，在辊道上待温至720～780℃开始第二阶段轧制，终轧温度为700～760℃，轧后钢板冷却至440～480℃，钢板出水后空冷。其发明铸坯加热温度低、二阶段开轧、终轧温度低，不适于宽厚板产品开发生产。

中国专利CN200910075646.5提供了高强度高塑性超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢制备方法，其所述方法是将商用14MnNb低碳钢铸锭在奥氏体单相区热轧后直接喷水淬火，再重新加热至奥氏体+铁素体两相区进行喷水淬火，然后再加热至Ac1以下温度进行轧制，空冷到室温，获得高强度高塑性超细晶铁素体和纳米碳化物低碳钢板材。其发明工艺复杂、加热温度控制点多、生产周期长，不适合工业化生产。

中国专利CN201010276597.4提供了屈服强度大于550MPa超细晶普碳钢板及其制造方法，其发明钢板化学成分为C：0.14％～0.18％，Si：1.0％～1.5％，Mn：1.5％～1.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。制造方法：将铸坯加热至1000～1100℃保温1～2h后，轧制成热轧板坯，冷却至室温；将冷却后的热轧板坯加热至500～600℃保温1～2h后，进行多道次轧制，累计压下量为>60％，随后于600℃保温1h取出空冷至室温，获得温轧板坯；温轧板坯经冷轧后，以≥10℃/s的速度加热至奥氏体低温区900～950℃，保温1～5s后，以≥5℃/s的冷却速度冷却至700～800℃，随即连续轧制，总压下量为50％～70％，随即冷却至室温。其发明工艺复杂、加热温度控制点多、生产周期长，不适合工业化生产。

中国专利CN201310508577.9提供了低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法，其发明涉及一种低合金钢板的制造方法，具体如下：1.均匀加热板坯30～60min后出炉；2.将中间坯的表层温度以≥10℃/s降至350～550℃，等待返红；3.待中间坯表层温度返红至850～960℃时，进行多道次轧制，在轧制道次间将板坯表层温度以10～80℃/s快速降至Ar1以下，等待返红后进行下一道次轧制，终轧温度780～850℃。其中，在精轧道次间将板坯表层温度以10～80℃/s快速降至Ar1以下工艺实现困难、影响轧钢节奏，且钢板温度较低对轧机设备能力要求较高，不易组织生产。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足，本发明的目的是提供一种近表超细晶超低碳微合金高强钢宽厚板及其制法，该方法综合考虑到超低碳微合金高强钢宽厚板的高强韧性匹配，提高了钢板断裂韧性和疲劳性能。