[发明专利]一种250mm厚的S355NL低碳高韧性低合金钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢板制造领域，具体涉及一种厚度为250mm低碳高韧性低合金S355NL钢板及其制造方法。

背景技术

低合金特厚钢板主要用于风电、桥梁、水电等领域重要结构部件，对产品的内部质量、焊接性能、低温冲击性能和抗层状撕裂性能都有严格要求。钢板厚度越大，其内部疏松、偏析等冶金缺陷越严重，而且随着钢板厚度的增加会出现不同程度的粗晶和混晶，最终导致钢板冲击韧性明显变差，尤其是心部-50℃冲击功波动较大，严重影响了钢板在高寒地区的使用。

公告号为CN103014283A的发明专利涉及“一种连铸板坯生产水电站用特厚钢板的制造方法”，提供了一种-40℃冲击功在150J以上的特厚钢板，其热处理工艺采用奥氏体化淬火+亚温淬火+高温回火，工艺复杂，生产成本高，且钢板最大厚度只有150mm，不能满足市场对钢板厚度越来越大的需求。

公告号为CN104962814A的发明专利涉及一种“一种正火高强韧性150mm特厚钢板及其生产方法”，提供了一种-60℃冲击功在＞40-150J的特厚钢板，其生产工艺采用控轧+正火+弱冷，低温冲击韧性虽然可以满足-60℃要求，但冲击功波动范围较大，且钢板最大厚度只有150mm，同样不能满足市场对钢板厚度越来越大的需求。

公告号为CN104911475A的发明专利涉及一种“一种低碳中锰高强韧性特厚钢板及其制备方法”，提供了一种-60℃冲击功在＞100J的特厚钢板，其热处理工艺采用淬火+回火，虽然可以满足-60℃冲击功具有较大余量，但钢板最大厚度只有140mm，同样不能满足市场对钢板厚度越来越大的需求。

公告号为CN102029305A的发明专利涉及一种“一种特厚钢板的生产方法”，提供了一种特厚钢板，其成分设计简单，且不需要热处理，但只能满足-20℃冲击要求，钢板最大厚度只有150mm，同样不能满足市场对钢板厚度越来越大的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种厚度为250mm的S355NL低碳高韧性低合金特厚钢板，可应用于风电和桥梁等重要结构部件的制造，具有良好的内部质量、优异的低温冲击韧性和良好的综合机械性能。

本发明另一目的是提供一种低碳高韧性低合金特厚钢板的制造方法。采用450mm连铸坯生产，热处理工艺采用正火处理，可保证250mm厚度钢板具有优异的低温冲击韧性和良好的综合机械性能，其中-50℃冲击功在150J以上。本发明产品生产工艺简单，适合批量生产，目前还没有公开相类似钢材产品。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种250mm厚的S355NL低碳高韧性低合金钢板，该钢板的化学成分按重量百分比计为C：0.07～0.14%，Si：0.15～0.25%，Mn：1.40～1.60%，P：≤0.006%，S：≤0.001%，Al：0.02～0.06%，Nb：0.02～0.05%，V：0.02～0.05%， Ni：0.30～0.50%，余量为Fe 及不可避免的杂质元素。

进一步讲，本发明属于250mm厚S355NL低碳高韧性低合金特厚钢板，其机械性能满足：屈服强度≥325Mpa，抗拉强度≥500Mpa，断后伸长率≥30%，心部-50℃纵向冲击功单值≥150J，厚度方向拉伸断面收缩率≥60%。钢板UT探伤可满足NB/T47013.3 I级要求。

本发明低碳高韧性S355NL低合金特厚钢板的化学成分是这样确定的:

本发明的成分主要采用低碳、低硫磷、Nb+V微合金化成分设计，同时添加适量Ni元素，提高低温冲击韧性。化学元素在钢中的作用如下：

C：碳能够显著提高钢板的强度，但含量过高时会使钢板塑形和冲击韧性变差，本专利碳含量控制在0.07～0.14%。

Mn：锰在炼钢过程中是良好的脱氧剂和脱硫剂，可以提高钢板强度和韧性，但含量过高会导致连铸坯偏析严重，本专利锰含量控制在1.40～1.60%。

Si：硅是在炼钢过程中是良好的还原剂和脱氧剂，但含量过高会降低冲击韧性和钢板表面质量，本专利硅含量控制在0.15～0.25%。

P: 磷是有害元素，增加钢的冷脆性，使塑性和焊接性能变差，应尽量降低，本专利磷含量控制在0.006%以下。

S：硫是有害元素，增加钢的热脆性，降低韧性和延展性，对焊接性能不利，应尽量降低，本专利硫含量控制在0.001%以下。

Ni :镍能显著提高低温冲击韧性，同时可以提高强度，但会增加生产成本，应控制使用，本专利镍含量控制在0.30～0.50%。