[发明专利]一种具有高强高韧性能的海洋工程用钢的制造方法

说明书

本发明属于钢铁材料制备领域，涉及一种具有高强高韧性能的海洋工程用钢的制造方法。目标钢中化学成分按重量百分比包括C：0.07～0.15％，Si：0.10～0.40％，Mn：0.60～1.50％，Ni：3.00～9.0％，Cr：0.40～0.60％，Mo：0.40～0.80％，V：0.07～0.16％，P：≤0.003％，S：≤0.002％，其余为Fe和不可避免的杂质；按目标钢中成分准备原料；结合高温热轧‑在线淬火+亚临界两相区回火热处理工艺，实现同时具有高强度，低屈强比和低温韧性能的钢板生产，得到成材率高、强度和低温韧性稳定的钢板。本发明钢板具有高强度(屈服强度≥1000MPa)，低屈强比(≤0.93)，断后延伸率≥20％，低温韧性优异(‑80℃冲击功≥220J)的特点。

技术领域

本发明属于钢铁材料制备领域，涉及一种具有高强高韧性能的海洋工程用钢的制造方法。

背景技术

近十几年来，海洋资源开发力度加大，海洋工程等领域发展较快，高端制造业领域的发展离不开先进的材料作为基础，高端海洋工程用钢不仅要求材料具有高强度，高韧性，实现轻量化，而且需要材料具有可焊接性和低屈强比的性能，以保证安全服役期间的可靠性。另外，资源开采的难度增加，对超高强度结构材料的需求也日益增加。因此，高强度，易焊接、低屈强比和优异低温韧性结构钢材在海洋工程等领域有着重要的应用前景。另外，在生产钢铁产品过程中，节能减排，保护环境是钢铁行业发展的主旋律之一，在研发新钢种和新工艺过程中，应把保护环境，节能减排考虑其中。

目前，传统超高强海洋工程用钢屈服强度级别从550MPa到960MPa，采用淬火+回火生产工艺，形成回火马氏体的显微组织。目前生产超高强度海洋工程用钢存在以下不足：(1)以回火马氏体为特征组织的钢板随着屈服升高，屈强比不断接近1，严重影响材料的使用安全性；(2)890MPa级别以上海洋工程用钢的低温韧性不足，无法满足极寒地区海洋工程项目的建造；(3)建造先进的海洋装备需要更高强度的海洋工程用钢，屈服强度需要进一步提高到1GPa级别以上。因此，如何同时获得1GPa级别的超高强度、低屈强比特征和优异低温韧性是海洋工程用钢在未来发展的主要方向。新一代低屈强比高强度钢的发展趋势主要体现在：(1)单位载重用钢量减少，需求高强度、高韧性和低屈强比的钢板。(2)注重高强度结构钢的成分设计，并完善相应的制备应用技术理论和方法。(3)在追求高强韧性的同时，更加注重服役安全性能和焊接性能的均衡发展。

公开号为CN109161791B的发明专利提出一种具有优良低温韧性的690MPa级别船舶及海洋工程用钢及其制造方法。该专利合金成分含有Cu≤0.5％，Ti：0.005～0.05％，Ni：1.0～2.5％，并采用淬火+回火，或正火+淬火+回火，或回火+淬火+回火，工艺要求控制温度精度高。另外该技术生产工艺开发的钢板屈服强度为690MPa，-80℃低温冲击韧性不足。

公开号为CN102618793B的发明专利提出一种屈服强度960MPa级钢板及其制造方法。该专利合金成分含有Nb：0.02～0.06％，Ti：0.003～0.04％，B：0.0006～0.0025％，并采用控制轧制控制冷却+在线回火工艺。该技术生产的钢板屈强比大于0.94，-80℃低温冲击韧性不足。

公开号为CN111057965A提出一种低屈强比的海洋工程用钢及其制备方法。该专利成分添加Cu：1.4～1.5％，以及微合金元素Nb：0.01～0.03％，Ti：0.008～0.018％，采用多次淬火+回火热处理工艺，生产周期长，生产成本较高。另外该技术生产的超高强度钢的屈服强度较低。

公开号为CN111542636A提出一种低屈强比特性优异的高强度钢材及其制造方法。该专利成分添加微合金元素Nb：0.01～0.05％，并采用多段式冷却，工艺复杂。另外，该技术生产的钢板屈服强度较低。