[发明专利]一种大厚度海洋工程用390MPa级钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料制备领域，尤其涉及具有低温高冲击韧性、大厚度尺寸和高强度的海洋工程用钢及其制造方法。。

背景技术

随着海洋装备制造技术的不断发展，对所用的钢板需求日益提高，特别是具有高强度、高低温韧性及大厚度尺寸的钢板需求旺盛。按照常规生产方法制造高强韧性及大厚度钢板，必然需要大厚度断面的板坯为轧制条件，另外还需要对轧制后的钢板进行调质热处理等手段，但这必然增加生产成本和降低生产效率。

《一种F36级别80mm厚海洋工程用钢轧制方法》(CN201210348446.4)公开的方法中，轧制前需要两次加热，且采用正火热处理，生产工艺复杂。

《一种具有优异韧性390MPa级低温船用钢及其制造方法》(CN201210560340.0)公开的低温船用钢其最大成品厚度为40mm，无法满足现代海洋工程用钢的需求。

《一种超高强度和优异低温韧性船用钢及其制造方法》(JP2006283187A)公开的钢板，产品的最大厚度为60mm，并需要进行热处理。制造成本高，且无法满足海洋工程用钢对大厚度尺寸的需求。

本发明提出了具有优异低温韧性、高屈服强度和大厚度尺寸海洋工程用钢及其制造方法，其生产成本较低，生产效率较高，在化学成分和生产工艺上与上述专利均有很大差别，在冲击和拉伸性能方面表现优异，金相组织为铁素体+贝氏体。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种具有优异低温韧性、高屈服强度和大厚度尺寸的海洋工程用钢及其制造方法，该海洋工程用钢板具有高屈服强度(≥390MPa)，优异的低温韧性(-40℃冲击功≥200J)和大厚度尺寸(成品厚度范围为80～100mm)的特点。

本发明的目的是这样实现的：

本发明者们从合金元素筛选与配比、钢质洁净度控制、工艺优化与参数选择、组织优化等几个方面进行了大量而系统的试验研究，最终确定了可满足本发明目的合金元素配比及制造工艺。

本发明目的是这样实现的：

一种大厚度海洋工程用390MPa级钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.06％～0.16％，Si：0.2％～0.5％，Mn：0.9％～1.6％，Cu：0.1％～0.3％，Ni：0.2％～0.5％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，Als：0.03％～0.05％，N：0.002％～0.005％，Nb：0.02％～0.05％，Ti：0.01％～0.02％，V：0.03％～0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质。

该钢板中Nb、Ti和V的重量百分比之和≤0.12％。

该钢板成品厚度范围为80mm～100mm，在厚度方向上1/4和1/2处的屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥510MPa，-40℃夏氏冲击功≥200J。

以下阐述本发明的优异低温韧性船板钢中各合金成分作用机理，其中百分符号％代表重量百分比：

C：是保证钢强度的必要元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是过高的C含量对钢的延性、韧性和焊接性有负面影响。从经济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.06％～0.16％。

Si：是炼钢过程中主要的脱氧成分，为了得到充分的脱氧效果必须含0.10％以上，但若超过上限则会降低母材及焊接部位的韧性，以固溶形式存在的Si在提高强度的同时也能提高韧脆转变温度，因此优选Si含量为0.2％～0.5％。

Mn：是保证钢的强度和韧性的必要元素，Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹，同时Mn也是良好的脱氧剂。为了提高本发明材料的强韧性，因此优选Mn含量范围为0.9％～1.6％。

Cu：在钢中加入Cu，可以提高钢的耐蚀性、强度，改善焊接性、成型性与机加工性等。与镍同时使用，还可以避免热脆性。Cu含量范围为0.1％～0.3％

Ni：Ni具有固溶强化作用，能促使合金钢形成稳定奥氏体组织，具备使Ar3点最低和碳当量或冷裂纹敏感系数Pcm的增加最小的特性，能提高钢的强度和韧性，并改善Cu在钢中引起的热脆性，因此本发明Ni含量控制在0.2％～0.5％。

P：是对冲击值带来不利影响的元素，可以在板坯中心部位偏析以及在晶界聚集等损害低温韧性，本发明材料控制在不高于0.02％。

S：是对冲击值带来不利影响的元素，可以形成硫化物夹杂，成为裂纹源，本发明材料控制在不高于0.02％。