[发明专利]一种具有优良心部疲劳性能的610MPa级厚钢板及其生产方法

说明书

本发明涉及一种具有优良心部疲劳性能的610MPa级厚钢板及其生产方法，所述钢板是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.064～0.087%，Si：0.26～0.39%，Mn：1.05～1.24%，P：≤0.008%，S：≤0.002%，Als：0.028～0.058%，Nb：0.039～0.049%，Ti：0.021～0.035%，Ni：0.78～1.26%，La：0.017‑0.028%，Ca：0.0031～0.0055%，其余为铁及不可避免杂质；所述钢板中还添加有V：0.042～0.057%，B：0.0005～0.0008%；或者Cr：0.35～0.50%，Mo：0.26～0.41%；本发明钢板厚度60～90mm，屈服强度≥610MPa，抗拉强度≥700MPa，板厚中心部位疲劳强度≥400MPa，可用于建筑、工程机械、海洋工程等对钢板心部疲劳性能有一定需求的支撑件、构件；本发明具有制造工序简单等优点，在各冶金企业均可实施。

技术领域

本发明涉及金属材料制造技术领域，特别是一种具有优良心部疲劳性能的610MPa级厚钢板及其生产方法。

背景技术

随着我国经济发展和装备设计、制造能力的不断进步，对大型构件用高强度钢需求越来越多，而且其主体结构用材向高强度、高韧化、大厚度方向不断发展。厚钢板是高层建筑、海洋开发、原油球罐、油气管线、船舶军舰等大型结构、设备、设施等重要的结构材料。

由于“板厚效应”，厚度中心部位的力学性能通常是厚钢板最差的部位，而且厚钢板往往采用大厚度铸坯轧制而成，绝大部分连铸坯受其凝固特性以及现有冶炼设备、工艺的限制，铸坯截面化学成分分布不均、内部偏析、疏松、缩孔等缺陷严重，都会对钢板强度、韧性、疲劳性能等指标造成较大影响。尤其是铸坯的中心偏析，会在轧制过程中“遗传”给钢板，造成钢板厚度中心部位组织异常、探伤不合，并在下一步加工或者使用过程中由于心部出现脆性区和提前开始损坏，影响钢结构构件的安全性，再加上国内现行检验标准往往以钢板厚度1/4处性能为代表，对相对较差的心部性能约束较少。因此，针对厚钢板，尤其是在一些对韧性、疲劳性能等有较高要求恶劣服役环境，如何改善中心部位的综合力学性能就显得十分必要。

经检索：

中国专利CN109112392A公开了一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法，该钢板化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.08%、Si：0.12～0.18%、Mn：1.4～1.6%、Nb：0.045～0.058%、Ti：0.01～0.02%、Cu：0.30～0.35%、Cr：0.22～0.30%、Ni：0.45～0.55%、Al：0.02～0.04%、Mo：0.05～0.12%、P≤0.009%、S≤0.005%，其余为Fe和其他不可避免的杂质。该发明的优点在于产品性能优异，屈服强度大于500MPa、-60℃裂纹尖端张开位移指数不低于0.3mm，1000万次下疲劳强度不低于170MPa，腐蚀失重速率≤3.0g/(m²·h )。

中国专利CN113957346A公开了一种屈服强度不小于500MPa高性能桥梁钢及其制备方法和应用。桥梁钢包括如下成分：C：0.03～0.06%，Si：0.10～0.25%，Mn：1.30～1.50%，P≤0.015%，S≤0.003%，Als：0.010～0.040%，Cr：0.25～0.45%，Mo：0.05～0.20%，Cu：0.20～0.30%，Ni：0.25～0.40%，Nb：0.030～0.040%，Ti：0.010～0.040%，其余为Fe和杂质。该发明采用微合金化设计，配合TMCP工艺，降低了贵重元素，组织细小均匀，制得钢板具有强韧性、低屈强比、耐候性、焊接性及抗疲劳性能；该发明采用了浇铸末端采用重压下技术（压下比率12.3%），成品厚度8～60mm。

上述两项发明均涉及了一种高疲劳性能耐候桥梁钢，但成品厚度仅为≤60mm，且强度仅为500MPa。此外，两项发明均未明确显示钢种心部疲劳性能要求。特别是，CN113957346A文件未显示钢板疲劳性能指标。