《一种具有良好低温韧性的TMCP型E36船板及其制造方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种具有良好低温韧性的TMCP型E36船板及其制造方法.pdf(8页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103147005 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103147005 A *CN103147005A* (21)申请号 201310107342.9 (22)申请日 2013.03.29 C22C 38/14(2006.01) B21B 37/00(2006.01) (71)申请人 重庆钢铁 (集团) 有限责任公司 地址 400080 重庆市大渡口区大堰三村 1 栋 1 号 (72)发明人 肖亚 王鑫 唐志刚 魏凡杰 郑建华 黄微涛 孟刚 毛基强 (74)专利代理机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 代理人 李晓兵 李玉盛 (54) 。
2、发明名称 一种具有良好低温韧性的TMCP型E36船板及 其制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种具有良好低温韧性的TMCP 型 E36 船板及其制造方法, 其化学成分重量百 分比为 : C : 0.04 0.12 ; Mn : 1.40 1.60 ; Si : 0.10 0.50 ; P 0.018 ; S 0.010 ; Alt : 0.020 0.070; Ti : 0.010 0.030; Nb : 0.010 0.040; Ni : 0.10 0.30; Cu : 0.08 0.30 ; Mo : 0.005 0.020 ; 余量为 Fe 和不可 避免的微量杂质元素。本发明得到的具。
3、有良好低 温韧性的 TMCP 型 E36 船板具有合金成本低, 生产 周期短, 产品综合性能稳定, 质量波动小, 具备柔 性生产能力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 (10)申请公布号 CN 103147005 A CN 103147005 A *CN103147005A* 1/1 页 2 1. 一种具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板, 其特征在于 : 其化学成分重量百分比 为 : C : 0.04 0.12; Mn : 1.40 1.60; Si : 0.10 0。
4、.50; P 0.018; S 0.010; Alt : 0.020 0.070 ; Ti : 0.010 0.030 ; Nb : 0.010 0.040 ; Ni : 0.10 0.30 ; Cu : 0.08 0.30 ; Mo : 0.005 0.020 ; 余量为 Fe。 2. 根据权利要求 1 所述的具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板, 其特征在于 : 所述钢 板为厚 1070mm、 宽 15003800mm 的热轧钢板。 3. 根据权利要求 1 所述的具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板, 其特征在于 : 所述钢 板为厚 4070mm、 宽 24003200。
5、mm 的热轧钢板。 4. 根据权利要求 1 所述的 TMCP 型 E36 船板, 其特征在于 : P 0.010, S 0.005。 5. 根据权利要求 1-4 中任一所述的 TMCP 型 E36 船板, 其特征在于 : -40冲击韧性 200J, -60冲击韧性 100J。 6. 根据权利要求 1-5 任一所述的 TMCP 型 E36 船板的制造方法, 包括 : 1) 、 按照组分进 行冶炼、 连铸后得到连铸坯 ; 2) 、 将连铸胚进行再加热、 粗轧和精轧 ; 4) 、 对轧制后的连铸胚 进行冷却 ; 其特征在于 : 在第二道工序中的再加热温度为 10801180; 粗轧阶段进行再结晶区轧。
6、制, 粗轧温度 为 9501050 ; 精轧阶段进行非再结晶区轧制, 精轧温度为 : 780920 ; 所述粗轧送料厚 度 2.5T, 精轧控轧厚度 2.0T, T 为成品厚度 ; 冷却时, 冷却速度 5 /s, 返红温度为 400650, 开始矫直温度为 450600。 权 利 要 求 书 CN 103147005 A 2 1/6 页 3 一种具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种具有良好低温韧性的TMCP型E36船板及其生产制造方法, 适用于 船体结构及海洋平台建造领域。 背景技术 0002 随着造船工业向大型化、 轻量化、 节能化趋。
7、势不断发展, 以及一些特殊环境下的服 役要求, 使得对新一代船板的要求愈加严格, 不仅需具备较高的强度, 更需拥有优良的低温 韧性。 0003 按照各国船级社规范, 通常将船体结构用钢分为一般强度级别、 高强度级别以及 超高强度级别。每一强度等级又按其冲击韧性的不同分为 A、 D、 E、 F 级, 其中, A、 D、 E、 F 分 别表示其各自可分别在 0、 -20、 -40和 -60的情况下能达到的冲击韧性。E36 船板 属于高强度级别, 同时要求 -40冲击韧性, 其交货状态一般为控轧、 正火或 TM。然而, 传统 控轧态一般难以满足 -40低温冲击韧性要求 ; 正火态钢板正火成本高、 生。
8、产工序较多、 交 货周期很长, 尤其 60mm 厚板生产流通环节容易造成表面缺陷, 且冲击功稳定性较差 ; 利 用新型TMCP工艺的E36船板可以良好解决合金成本与性能波动问题, 目前仅有少数钢厂可 以批量生产。 0004 TMCP(Thermo Mechanical Control Process : 热机械控制工艺) 就是在热轧过程 中, 在控制铸坯再加热温度、 再结晶区与非再结晶区轧制温度和道次压下量的控制轧制的 基础上, 再实施空冷或控制冷却及加速冷却的技术总称。由于 TMCP 工艺在不添加过多合金 元素, 也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材, 被认为是一项节 约。
9、合金和能源、 并有利于环保的工艺, 故自 20 世纪 80 年代开发以来, 已经成为生产低合金 高强度宽厚板不可或缺的技术。 发明内容 0005 本发明的目的是为了解决传统控轧与正火工艺技术的不足而提供具有良好低温 韧性的 TMCP 型 E36 船板的生产方法。成分采用低 C 路线, 适当 Mn 含量, Nb、 TI 微合金化, 并添加少量Mo、 Ni、 Cu等合金元素, 应用TMCP方式生产, 合金成本低、 生产周期短、 综合性能 稳定、 具备柔性生产能力。该船板厚度为 1070mm, 屈服强度富余量有 3050Mpa, -40低温 冲击韧性良好, 甚至达到 -60冲击要求, 抗层状撕裂性能。
10、优异, 达到 Z35 要求, 可用于各种 大中型船体及海洋平台主体结构的建造。 0006 为了实现上述目的, 本发明所设计的具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板, 其化学成分重量百分比为 : C : 0.04 0.12 ; Mn : 1.40 1.60 ; Si : 0.10 0.50 ; P 0.018 ; S 0.010 ; Alt : 0.020 0.070 ; Ti : 0.010 0.030 ; Nb : 0.010 0.040 ; Ni : 0.10 0.30 ; Cu : 0.08 0.30 ; Mo : 0.005 0.020 ; 余量为 Fe 和 不可避免的微量杂质。
11、元素。 0007 本发明所述具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板化学成分限定理由如下 : 说 明 书 CN 103147005 A 3 2/6 页 4 碳 : C 元素在钢中起到固溶强化的作用, 可显著提高钢的强度, 但 C 含量过高会影响钢 的延展性、 塑韧性和焊接性能。因此, 为满足 E36 船板低温韧性要求, 需降低碳含量, 从而 减少或消除钢中间隙碳原子和 “柯氏气团” 带来的不利影响。故本申请 C 含量为 0.04 0.12, 0.060.10% 作为优选。 0008 锰 : Mn 元素通过固溶强化提高钢的强度, 是钢中补偿因 C 含量降低而引起强度损 失的最主要、 最经济。
12、的强化元素。Mn 扩大 相区, 可降低 - 相变温度, 有助于获得细 小的相变产物, 从而提高钢的韧性、 降低韧脆转变温度。因此, 对 E36 船板 Mn 含量设定为 1.40 1.60。 0009 硅 : 是一种类金属元素, 随着硅含量的提高, 钢的强度虽有一定提高, 但韧脆转变 温度上升较快, 影响钢板低温韧性。因此, 本申请将 Si 含量按船规下限控制 : 0.100.50%, 优选 0.100.20%。 0010 磷、 硫 : 是不可避免的钢中有害杂质元素, 易形成偏析、 夹杂等缺陷, 会恶化船板钢 的焊接性能和冲击韧性。 因此, 本发明中P、 S含量需严格控制, 将P 0.018; 。
13、S0.010 作为判定范围, P 0.010, S 0.005作为优选。 0011 铝 : Al 元素有利于细化晶粒, 同时有助于冶炼脱氧, 减少铸坯气孔、 微裂纹等缺 陷。故, 设计中考虑添加 Al : 0.0200.070%。 0012 铌 : Nb 是现代微合金化钢中的最主要元素之一, 对晶粒细化作用十分显著。微量 Nb 可大大提高再结晶温度 Tnr, 扩大 相区, 利于 II 型控轧 (非再结晶区控轧) 的进行。通 过热轧过程中 NbC 应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、 再结晶, 经控制轧制和控制冷却 是非再结晶区轧制的形变奥氏体组织在相变时转变为细小的相变产物, 以使钢具有较高强 。
14、度和高韧性, 本发明添加 Nb : 0.0100.040%。 0013 钛 : Ti 是强固 N 元素, Ti/N 的化学计量比为 3.42, 利用 0.015% 左右的 Ti 就可固 定 50ppm 以下的 N, 在板坯连铸时可形成细小的高温稳定的 TiN 析出相。该种细小的 TiN 粒子可有效的阻碍板坯再加热时的奥氏体晶粒长大, 有助于提高 Nb 在奥氏体中的固溶度, 同时对改善焊接热影响区的冲击韧性有明显作用, 故本申请设计 Ti 含量范围为 : 0.010 0.030。 0014 钒 : V 元素一般在钢中起到固溶强化作用, 同时利用其碳化物在低温度轧制时的 析出来阻碍位错运动, 来达。
15、到强化作用, 但对有害于钢材韧性, 故在本申请中未添加 V 元 素, V 作为残余元素控制。 0015 铜、 镍 : 均可通过固溶强化作用提高钢的强度, 同时 Cu 元素还可以改善钢的耐蚀 性, 并改善钢材时效性能 ; Ni 的加入主要改善 Cu 在钢中易引起的热脆性, 且可降低韧脆转 变温度, 在厚规格钢板中还可补偿因厚度的增加而引起的强度下降。本发明中 Ni 的含量范 围为 0.15 0.30, Cu 的含量范围为 0.08 0.30。 0016 钼 : 是用于生产钢的重要材料, 在低合金厚板钢中添加少量的 Mo 能延长光珠光体 的孕育期, 降低相变温度, 降低贝氏体转变的临界冷速, 有利。
16、于在较宽的冷速范围内促进贝 氏体转变, 使厚钢板具有较好的工艺适应性, 能有效改善钢板厚度方向上强韧性能的稳定 性。 0017 本申请的另一个目的是提供上述具有优良低温韧性的 TMCP 型 E36 船板的制造方 法, 它包括 : 1) 、 按照上述 E36 船板所述组分进行冶炼、 连铸后得到连铸坯 ; 2) 、 将连铸胚进 说 明 书 CN 103147005 A 4 3/6 页 5 行再加热、 粗轧和精轧 ; 3) 、 对轧制后的连铸胚进行冷却 ; 在热轧工艺中, 采用 300mm 厚连铸坯, 再加热温度范围为 10801180 ; 再结晶区轧制 温度范围为 9501130 ; 非再结晶区轧。
17、制温度范围为 780920 ; 在粗轧工艺中, 粗轧送料厚度 2.5T ; 在精轧工艺中, 精轧控轧厚度 2.0T , 其中, T 为成品厚度。 0018 在冷却工艺中, 轧后冷却速度 5 /s, 返红温度为 400650, 开始矫直温度为 450600。 0019 优选地, 再加热温度为 11001150 ; 优选地, 再结晶区轧制温度为 9801080 ; 优选地, 非再结晶区轧制温度为 800900 ; 优选地, 冷却速度为 515 /s ; 优选地, 返红温度为 450600, 开始矫直温度为 480580 上述返红温度是指钢材热轧后经水冷进入空气后, 钢材心部热量向外传递, 使钢材表。
18、 面温度回升所达到的最高温度, 也叫自回火温度。返红温度是影响钢材组织和性能的最直 接最有效的工艺参数, 该温度不同时, 所得钢材显微组织也就不同, 进而影响钢材的性能。 0020 上述开矫温度是指钢材经 ACC 冷却后进入十一辊热矫直机时的温度。主要与返红 温度结合反映钢材在 ACC 出口与矫直机入口之间的温度变化情况, 从而反映钢材冷却相变 过程, 是冷却工艺重要参数。 0021 本申请所述一种具有良好低温韧性的 TMCP 型 E36 船板与传统控轧和正火态 E36 船板相比, 不仅合金成本更低、 工序更少, 周期更短 ; 而且在综合力学性能方面更加稳定, 尤 其 -40冲击功大于 200。
19、J, -60仍大于 100J。低碳当量 (Pcm 值) 的成分设计, 焊接性能更 加优异, 更加匹配现代船板减量化发展趋势。 具体实施方式 0022 下面结合具体实施例对本发明的特点做进一步说明。 0023 本发明的实施例主要按照表 1 所示成分并按照以下工艺制造 E36 船板 : 连铸坯加热温度为 10801180, 再结晶区轧制温度为 9501130, 非再结晶区轧制 温度为 780920, 精轧压缩比 2.5T, 轧后冷却速度 5 /s, 返红温度为 400650, 开 始矫直温度为 450600。 说 明 书 CN 103147005 A 5 4/6 页 6 0024 实施例 1 : 。
20、用于制造厚度规格为30mm的E36船板。 使用铸坯厚度为250mm断面, 铸坯再加热温度 : 1150, 再结晶区轧制温度 1100 980, 中间待温厚度 100mm, 精轧控轧厚度 80mm, 非再 结晶区温度 900800, 返红温度 600, 开始矫直温度为 581, 冷却速度为 1015 /s。 0025 实施例 2 : 用于制造厚度规格为36mm的E36船板。 使用铸坯厚度为250mm断面, 铸坯再加热温度 : 1150, 再结晶区轧制温度 980 1100, 中间待温厚度 100mm, 精轧控轧厚度 80mm, 非再 结晶区温度 800900, 返红温度 595, 开始矫直温度为。
21、 575, 冷却速度为 1015 /s。 说 明 书 CN 103147005 A 6 5/6 页 7 0026 实施例 3 : 用于制造厚度规格为45mm的E36船板。 使用铸坯厚度为250mm断面, 铸坯再加热温度 : 1150, 再结晶区轧制温度9801100, 中间待温厚度130mm, 精轧控轧厚度100mm, 非再 结晶区温度 810890, 返红温度 601, 开始矫直温度为 581, 冷却速度为 815 /s。 0027 实施例 4 : 用于制造厚度规格为50mm的E36船板。 使用铸坯厚度为250mm断面, 铸坯再加热温度 : 1150, 再结晶区轧制温度9801100, 中间。
22、待温厚度150mm, 精轧控轧厚度130mm, 非再 结晶区温度 810890, 返红温度 585, 开始矫直温度为 563, 冷却速度为 813 /s。 0028 实施例 5 : 用于制造厚度规格为52mm的E36船板。 使用铸坯厚度为300mm断面, 铸坯再加热温度 : 1170, 再结晶区轧制温度 1000 1100, 中间待温厚度 160mm, 精轧控轧厚度 135mm, 非 再结晶区温度 810890, 返红温度 588, 开始矫直温度为 561, 冷却速度为 812 /s。 0029 实施例 6 : 用于制造厚度规格为55mm的E36船板。 使用铸坯厚度为300mm断面, 铸坯再加。
23、热温度 : 1170, 再结晶区轧制温度 1000 1100, 中间待温厚度 160mm, 精轧控轧厚度 140mm, 非 再结晶区温度 800890, 返红温度 591, 开始矫直温度为 567, 冷却速度为 812 /s。 0030 实施例 7 : 用于制造厚度规格为60mm的E36船板。 使用铸坯厚度为300mm断面, 铸坯再加热温度 : 1170, 再结晶区轧制温度 1000 1100, 中间待温厚度 160mm, 精轧控轧厚度 150mm, 非 再结晶区温度 790880, 返红温度 565, 开始矫直温度为 560, 冷却速度为 711 /s。 0031 实施例 8 : 用于制造厚。
24、度规格为65mm的E36船板。 使用铸坯厚度为300mm断面, 铸坯再加热温度 : 1170, 再结晶区轧制温度 1000 1100, 中间待温厚度 170mm, 精轧控轧厚度 150mm, 非 再结晶区温度 790880, 返红温度 553, 开始矫直温度为 571, 冷却速度为 510 /s。 0032 实施例 9 : 用于制造厚度规格为68mm的E36船板。 使用铸坯厚度为300mm断面, 铸坯再加热温度 : 1170, 再结晶区轧制温度 1000 1100, 中间待温厚度 170mm, 精轧控轧厚度 150mm, 非 再结晶区温度 790880, 返红温度 537, 开始矫直温度为 5。
25、54, 冷却速度为 59 /s。 0033 实施例 10 : 用于制造厚度规格为70mm的E36船板。 使用铸坯厚度为300mm断面, 铸坯再加热温度 : 1170, 再结晶区轧制温度 1000 1100, 中间待温厚度 180mm, 精轧控轧厚度 160mm, 非 再结晶区温度 790880, 返红温度 525, 开始矫直温度为 543, 冷却速度为 59 /s。 0034 试验例 采用上述不同实施工艺进行轧制, 并对成品板进行棒状拉伸。 -60下全尺寸横纵向夏 比冲击 (101055mm, 大于 40mm 厚板取样为厚度 1/4 处) 试验检验, 得到的性能结果如表 二所示。 0035 表。
26、二为实施例的性能结果 : 表二、 性能表 说 明 书 CN 103147005 A 7 6/6 页 8 与传统控轧及正火生产制造方法相比, 采用TMCP技术生产的E36船板具有更好的低温 韧性和焊接性能、 综合性能稳定, 且具有更低的制造成本和更短的生产周期。 由以上实施例 可预见, 在设备条件允许的情况下, 本生产操作很容易进行, 具有很强的推广应用可能性, 满足新一代船板发展需求。 0036 最后需要说明的是, 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方 案, 尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明, 本领域的普通技术人员应当理 解, 那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换, 而不脱离本技术方案的宗旨和范围, 均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 说 明 书 CN 103147005 A 8 。