一种355MPa级低温抗碰撞钢板及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种355MPa级低温抗碰撞钢板及制造方法，属于船用抗碰撞高强韧钢板技术领域，解决了现有技术中船用钢板无法在保证钢板优良的低温韧性和强度的条件下，使钢板具有出色的抗碰撞性能的问题。本发明专利技术提供的355MPa级低温抗碰撞钢板，钢板化学成分以质量百分数(％)计为C：0.07～0.10％、Mn：1.0‑1.6％、Si：0.1‑0.15％、S≤0.005％、P≤0.005％、N≤0.003％、Ti：0.005‑0.01％、Als：0.015‑0.20％、Cu：0.2‑0.5％，Ni：0.2‑0.5％，其余为Fe。实现了保证钢板优良的低温韧性和强度的条件下，使钢板具有出色的抗碰撞性能。

【技术实现步骤摘要】
一种355MPa级低温抗碰撞钢板及制造方法
本专利技术涉及船用抗碰撞高强韧钢板
，尤其涉及一种355MPa级低温抗碰撞钢板及制造方法。
技术介绍
近些年来，随着海上贸易的不断增加，船舶发生事故的频率不断增加。船舶事故中碰撞和搁浅是比较频繁发生的一类事故，不仅造成巨大的人员和财产损失，而且如果燃料从油轮中泄露出来也将会造成污染海洋环境。因此，对安全性要求较高的船舶，特别是承受碰撞载荷的部位，设计时通常采用添加弹性体的三明治结构设计，或在船侧结构中填充泡沫玻璃空心球体，以在碰撞时的反作用力，或者在碰撞性能要求高的位置安装夹芯板，如LPG船侧面船体部位，以提高抗碰撞性能。目前，船舶用钢不仅要求具有良好的强韧性匹配、优异低温韧性、易焊接等性能要求，而且特别提出了要求钢板抗碰撞性能(延伸率)。近些年，为了实现汽车轻量化并具有良好的抗碰撞性能，要求汽车钢同时具备高的强度和延伸率，并积累了大量的研究工作和专利；同样，随着对船舶服役安全的重视，对于关键部位也开始要求具备高强度、高韧性、高延伸率钢材，但相关研究和专利数量较少。如：专利CN103147005公布了一种具有良好低温韧性的TMCP型E36船板及其制造方法，采用低碳成分设计，添加适当的Mn含量，通过Nb、Ti微合金化，并添加少量的Mo、Ni、Cu等贵重合金元素，虽然能够实现-60℃冲击功考核，但是其合金成本较高，同时其延伸率低于30％，不能保证钢板受到碰撞后的安全性。如：专利CN110846554A公布了一种具有高延展性的EH32级海洋工程用钢及钢板制造方法，采用了C-Mn钢的成分设计，并没有添加抑制奥氏体晶粒长大元素Ti，造成焊接热影响区焊接过程中奥氏体长大，焊接热影响区韧性显著降低，不能满足-60℃冲击韧性考核要求；并且，其采用三阶段轧制工艺，无法实现亚结构的铁素体含量的控制，有亚结构的铁素体含量较低时，钢板的强度不足，过高又会影响钢板的低温韧性。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种355MPa级低温抗碰撞钢板及制造方法，用以解决现有船用钢板无法在保证钢板优良的低温韧性和强度的条件下，使钢板具有出色的抗碰撞性能的问题。一方面，本专利技术提供一种355MPa级低温抗碰撞钢板，所述钢板化学成分以质量百分数计为C：0.07～0.10％、Mn：1.0-1.6％、Si：0.1-0.15％、S≤0.005％、P≤0.005％、N≤0.003％、Ti：0.005-0.01％、Als：0.015-0.20％、Cu：0.2-0.5％，Ni：0.2-0.5％，其余为Fe。进一步地，所述钢板的组织特征为铁素体、珠光体和少量的贝氏体；所述铁素体组织含量≥80％，所述铁素体中带有亚晶结构的铁素体含量≥15％；所述贝氏体组织含量≤10％；大角度晶界含量≥50％，-100℃冲击功≥200J，延伸率≥30％，所述大角度晶界为取向差角大于15°的晶粒。进一步地，所述铁素体平均晶粒尺寸5-10μm，有效晶粒尺寸3-10μm。进一步地，所述钢板解理断裂单位尺寸≤10μm，断口纤维率≥80％。进一步地，所述钢板屈服强度≥355MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥55％。进一步地，所述钢板焊接热影响区中M-A组元含量≤2.5％，焊接热输入小于50kJ/cm时焊接接头热影响区的-60℃冲击功≥50J。进一步地，所述钢板最大厚度规格为60mm。另一方面，本专利技术提供一种355MPa级低温抗碰撞钢板的制造方法，用于制造上述355MPa级低温抗碰撞钢板，包括将连铸坯加热到1000～1200℃；第一阶段轧制累积变形量≥60％，2-6道次变形量≥20％，轧制速度＜1m/s，终轧温度≥950℃。进一步地，第二阶段轧制变形温度≤Tnr℃，道次间隔时间≤10s，累积变形量≥30％；所述Tnr为未再结晶温度，Tnr＝887+464[C]+363[Al]-357[Si]+890[Ti]+(732[V]-230[V])1/2+(6445[Nb]-644[Nb]1/2)；所述[C]、[Al]、[Si]、[Ti]和[V]分别为C、Al、Si、Ti和V的质量百分数。进一步地，第三阶段开轧温度≤(Ar3+40)℃，终轧温度≥(Ar3-40)℃；所述Ar3为铁素体相变温度，Ar3＝910-273[C]-74[Mn]-56[Ni]-16[Cr]-9[Mo]-5[Cu]；钢板的冷却速度为5～15℃/s；所述[C]、[Mn]、[Ni]、[Cr]、[Mo]和[Cu]分别为C、Mn、Ni、Cr、Mo和Cu的质量百分数。与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)本专利技术合金设计相较于现有技术不含有Nb、Mo、Re等贵重金属，成本低廉，制造工艺简单，有利于批量的工业生产。(2)本专利技术通过调整优化元素组成，建立各元素组成和未再结晶温度Tnr、铁素体相变温度Ar3之间的公式关系，进行轧制工艺的优化与参数的选择，实现保证船舶用钢强度、低温韧性、易焊接性能的相互匹配的基础之上，进一步钢板抗碰撞性能(延伸率大于30％、母材-100℃冲击功≥200J)。(3)本专利技术通过控制钢中Ti、N、C等主要元素的组成，并且在轧制工艺中采用三阶段轧制，通过对各道次变形量的控制和轧制温度的控制，实现所得钢板铁素体组织含量≥80％，铁素体中带有亚晶结构的铁素体含量≥15％，贝氏体组织含量≤10％，大角度角度晶界含量≥50％，大角度晶界为取向差角大于15°的晶粒，有效避免了现有技术亚结构的铁素体含量较低，导致钢板的强度不足，同时又通过轧制工艺参数的选择和元素组成的设计保持钢板的低温韧性。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为实施例钢板的母材微观组织形貌图。具体实施方式本专利技术提供了一种355MPa级低温抗碰撞钢板及制造方法，满足屈服强度≥355MPa、延伸率大于30％、母材-100℃冲击功≥200J等系列技术指标。为保证钢板优良的低温韧性和强度的条件下，使钢板具有出色的抗碰撞性能，从关键合金元素含量、轧制工艺优化与参数选择、微观组织特征控制等几个方面进行了大量且系统的试验研究，最终确定了可满足本专利技术目的合金元素配比及制备工艺。本专利技术提供的一种355MPa级低温抗碰撞钢板制造方法，包括以下步骤：采用转炉按照本专利技术的成分配比进行冶炼、采用的工艺路线为转炉→LF→RH-连铸-控制轧制控制冷却。冶炼过程中LF和RH的精炼处理时间为10-20min，控制中间包过热度≤20℃，全程采用保护浇注。为了防止连铸坯奥氏体晶粒明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述钢板化学成分以质量百分数计为C：0.07～0.10％、Mn：1.0-1.6％、Si：0.1-0.15％、S≤0.005％、P≤0.005％、N≤0.003％、Ti：0.005-0.01％、Als：0.015-0.20％、Cu：0.2-0.5％，Ni：0.2-0.5％，其余为Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述钢板化学成分以质量百分数计为C：0.07～0.10％、Mn：1.0-1.6％、Si：0.1-0.15％、S≤0.005％、P≤0.005％、N≤0.003％、Ti：0.005-0.01％、Als：0.015-0.20％、Cu：0.2-0.5％，Ni：0.2-0.5％，其余为Fe。


2.根据权利要求1所述355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述钢板的组织特征为铁素体、珠光体和少量的贝氏体；所述铁素体组织含量≥80％，所述铁素体中带有亚晶结构的铁素体含量≥15％；所述贝氏体组织含量≤10％；大角度晶界含量≥50％，-100℃冲击功≥200J，延伸率≥30％，所述大角度晶界为取向差角大于15°的晶粒。


3.根据权利要求2所述355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述铁素体平均晶粒尺寸5-10μm，有效晶粒尺寸3-10μm。


4.根据权利要求1所述355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述钢板解理断裂单位尺寸≤10μm，断口纤维率≥80％。


5.根据权利要求1所述355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度≥355MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥55％。


6.根据权利要求1所述355MPa级低温抗碰撞钢板，其特征在于，所述钢板焊接热影响区中M-A组元含量≤2.5％，焊接热输入小于50kJ/cm时焊接接头热影响...

【专利技术属性】
技术研发人员：师仲然，柴希阳，王天琪，罗小兵，柴锋，杨才福，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11