控轧高强度船板钢及其生产方法及注意事项

　　一种控轧高强度船板钢及其生产方法

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种控乳高强度船板钢 及其生产方法。

　　【背景技术】

　　[0002] 新世纪以来，国内船舶制造业发展迅速，造船完工量、新接订单量、手持订单量多 年来均位居世界前列，对船板的需求始终处于较高水平。

　　[0003] 近年来受经济危机影响，船舶制造业对船板的需求有所减少，同时对船板质量要 求越来越高，船板市场竞争更加激烈。

　　[0004] 在此背景下，高质量低成本船板的研发和推广是大势所趋。

　　[0005] 申请号为201010264387.3的专利申请公开了一种控乳型特厚高强度船板钢及其 制备方法，其特征在于，控制钢的化学成分质量百分比含量为：C 0.11 %-0.16%，Si 0.30%-0.50% ,Μη 1.40 %-1.60 % , Als 0.025 %-〇 . 055 % ,Nb 0.030 %. 050 % , V 0·030%-0·05%，Ti 0·010%-0·020%，Ρ<0·020%，S<0.012%，余量为Fe。该专利加入 0.030 % -0.050 %的Nb和0.030 % -0.05 %的V，冶炼控制难度大，合金成本较高，难以适应当 前船板市场竞争形势的需要。

　　【发明内容】

　　[0006] 为克服以上技术问题，本发明提供了一种控乳高强度船板钢及其生产方法，采用 Al+Ti细化晶粒元素、230mm厚度连铸坯、控乳工艺生产355MPa级高强度船板刚，生产成本 低，力学性能稳定。

　　[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

　　[0008] -种控乳高强度船板钢，所述船板钢厚度规格为6~30mm，船板钢化学成分质量百 分比为：C 0.10~0.18%，Si 0.10~0·40%，Μη 1.20~1.60%，P<0.012%，S<0.005%， Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质。

　　[0009] 作为优选，所述船板钢化学成分质量百分比为:C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%， P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%。

　　[0010] 本发明的一种控乳高强度船板钢各合金成分的确定：

　　[0011]碳:C是钢铁材料传统、经济的强化元素，对钢的强度、韧性、塑性、焊接等影响都很 大。随碳含量的增加，强度提高，而冲击韧性则明显下降，并对焊接性能产生不利影响。从经 济性和产品性能角度考虑，优选C含量控制在0.10~0.18%。

　　[0012] 硅:Si是炼钢主要的脱氧元素，为达到充分的脱氧效果Si含量应在0.05%以上，但 若过高则会降低母材及焊接部位的韧性。因此优选Si含量为0.10~0.40%。

　　[0013] 锰:Μη是保证钢的强度和韧性的必要元素，也是良好的脱氧剂，但锰含量过高会造 成钢板带状组织严重、韧性降低及各向异性等问题，并对钢板的焊接性能产生不利影响。因 此优选Μη含量为1.2~1.60%。

　　[0014] 磷:P是造成钢较严重偏析的有害元素，增加钢的脆性，尤其是低温脆性，对冲击韧 性带来不利影响，本发明的P含量控制在0.012%以下。

　　[0015] 硫:S是残存在钢中的有害元素之一，会增加钢的热脆性，降低钢的延展性及韧性， 对焊接也有不利影响。本发明的S含量控制在0.005 %以下。

　　[0016] 铝：A1是一种强脱氧剂，并且能细化钢的晶粒，提高钢在低温下的韧性，但超过 0.08%时容易产生铸坯热裂纹，同时钢的韧性降低。因此优选A1含量为0.015~0.055%。

　　[0017] 钛:Ti不仅能提高钢的强度、细化晶粒、降低时效敏感性和冷脆性，而且少量的钛 还能改善焊接性能。Ti以TiN形式存在而发挥作用，小于0.005 %时效果小，超过0.04 %时易 形成大颗粒TiN而失去效果。因此优选Ti含量为0.005~0.020%。

　　[0018] -种控乳高强度船板钢的生产方法，生产工艺流程为:高炉铁水-铁水预脱硫- 转炉冶炼-脱氧合金化-LF精炼-VD/RH精炼-板坯连铸-板坯下线堆垛缓冷-板坯清理 -板还再加热-3500乳机控乳-钢板空气冷却-成品取样检验-入库，控制所述船板钢化 学成分质量百分比为：C 0.10~0.18%，Si 0.10~0·40%，Μη 1.20~1·60%，Ρ<0·012%， S< 0.005%，Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质，其 中，

　　[0019] 所述高炉铁水的化学成分质量百分比满足p < 〇 · 12%，Cr < 0 · 06% ;

　　[0020] 所述铁水预脱硫工艺中，脱硫后铁水中硫的质量百分含量< 0.003% ;

　　[0021] 所述转炉冶炼工艺中，在120吨转炉上冶炼钢水，终点C的质量百分含量不低于 0.05% ；

　　[0022] 所述LF精炼工艺中，进行造白渣处理，保证埋弧效果良好；

　　[0023] 所述VD/RH精炼工艺中，钢水进行VD或RH真空处理，真空度< 150Pa;

　　[0024]所述板坯连铸工艺中，将钢水浇铸成230mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍达到 中心偏析C类1.5、中心疏松0.5;

　　[0025]所述板坯清理、板坯再加热工艺中，板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9~ 1.Omin/mm；

　　[0026] 所述3500乳机控乳工艺包括粗乳阶段和精乳阶段，所述粗乳阶段保证有2个以上 道次压下量2 30mm，中间坯厚度2 2倍成品钢板的厚度;所述精乳阶段保证终乳温度控制在 840±10°C;

　　[0027] 所述钢板空气冷却工艺，乳制完成后钢板空气冷却至室温。

　　[0028]作为优选，所述VD/RH精炼工艺中，钢水进行VD或RH真空处理，真空保压时间2 15min〇

　　[0029]作为优选，所述脱氧合金化工艺中，吹氩时间2 lOmin(含出钢吹氩时间）。

　　[0030]作为优选，所述板坯下线堆垛缓冷工艺中，堆垛温度650°C以上。

　　[0031]作为优选，所述板坯下线堆垛缓冷工艺中，缓冷至300°C以下。

　　[0032] 作为优选，所述板坯清理、板坯再加热工艺中，板坯检查清理后装炉加热，出炉温 度 1050 ~115(TC。

　　[0033]本发明的有益效果是:与对比文件相比本发明钢板成分中去掉了成本较高的Nb和 V，在降低了生产成本的前提下，却达到了与对比文件中的钢板相当的完全满足各船级社标 准要求的力学性能：上屈服强度360~430MPa，抗拉强度500~570MPa，断后伸长率24~ 33%，-20°C下夏比V型纵向冲击功平均在150J以上，Z向拉伸断面收缩率平均在40%以上， 因此本发明的船板钢大大提高了市场竞争力。本发明生产工艺采用高洁净钢冶炼技术、高 质量连铸坯生产技术，可生产钢板的最大厚度为30mm，采用Al+Ti细化晶粒元素、230_厚度 连铸坯、控乳工艺生产355MPa级高强度船板钢，生产的钢板成分中可控制:N<30ppm，0< 20ppm，Η < 1.5ppm，保证Ν、Ο、Η能控制在较低的含量，从而保证钢板具有较高的质量。

　　【具体实施方式】

　　[0034] 为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本 发明并不局限于此。

　　[0035] 实施例1

　　[0036] 根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在120吨转炉上冶炼 钢水，将钢水浇铸成230mm厚板坯，在3500mm中厚板乳机上乳制6mm钢板。其生产工艺流程 为：

　　[0037]高炉铁水-铁水预脱硫-转炉冶炼-脱氧合金化-LF精炼-VD/RH精炼-板坯连 铸-板坯下线堆垛缓冷-板坯清理-板坯再加热-3500乳机控乳-钢板空气冷却-成品 取样检验-入库，控制钢板化学成分质量百分比为:C 0.10~0.18%，Si 0.10~0.40%，Mn 1.20~1.60%，P< 0.012%，S< 0.005%，Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量 为Fe及不可避免的杂质，其中，

　　[0038]所述高炉铁水中P的质量百分含量为0.12 %，Cr的质量百分含量为0.06 % ;

　　[0039] 所述铁水预脱硫工艺中，脱硫后铁水中硫的质量百分含量为0.003% ;

　　[0040] 所述转炉冶炼工艺中，在120吨转炉上冶炼钢水，终点C的质量百分含量为0.05% ;

　　[0041] 所述脱氧合金化工艺中，吹氩时间为lOmin(含出钢吹氩时间）；

　　[0042] 所述LF精炼工艺中，进行造白渣处理，保证埋弧效

　　果良好；

　　[0043] 所述VD/RH精炼工艺中，钢水进行VD或RH真空处理，真空度为140Pa，真空保压时间 为16min;

　　[0044]所述板坯连铸工艺中，将钢水浇铸成230mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍达到 中心偏析C类1.5、中心疏松0.5;

　　[0045] 所述板坯下线堆垛缓冷工艺中，堆垛温度650°C，缓冷至300°C以下；

　　[0046]所述板坯清理、板坯再加热工艺中，板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9min/ mm X 230mm=3 · 5小时，出炉温度 1100°C ;

　　[0047] 所述3500乳机控乳工艺包括粗乳阶段和精乳阶段，所述粗乳阶段保证有2个以上 道次压下量2 30mm，中间坯厚度2 2倍成品钢板的厚度;所述精乳阶段保证终乳温度控制在 845 °C；

　　[0048] 所述钢板空气冷却工艺，乳制完成后钢板空气冷却至室温。

　　[0049] 钢板的化学成分质量百分比为：C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%，P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%，余量为铁及不可避免的杂质。

　　[0050] 本发明生产工艺采用高洁净钢冶炼技术、高质量连铸坯生产技术，生产的钢板成 分中可控制:N含量为30ppm，0含量为20ppm，H含量为1.5ppm，保证Ν、0、Η能控制在较低的含 量，从而保证钢板具有较高的质量。

　　[0051]钢板的性能情况见表1。

　　[0052]表1钢板的性能情况

　　[0053]

　　[0054]由上表可以看出，本发明制备的高强度船板钢完全满足各船级社标准要求。

　　[0055] 实施例2

　　[0056] 根据本发明提供的化学成分、工艺流程以及规定的工艺条件，在120吨转炉上冶炼 钢水，将钢水浇铸成230mm厚板坯，在3500mm中厚板乳机上乳制30mm钢板。其生产工艺流程 为：

　　[0057] 高炉铁水-铁水预脱硫-转炉冶炼-脱氧合金化-LF精炼-VD/RH精炼-板坯连 铸-板坯下线堆垛缓冷-板坯清理-板坯再加热-3500乳机控乳-钢板空气冷却-成品 取样检验-入库，控制钢板化学成分质量百分比为:C 0.10~0.18%，Si 0.10~0.40%，Mn 1.20~1.60%，P< 0.012%，S< 0.005%，Als 0.015~0.055%，Ti 0.005~0.020%，余量 为Fe及不可避免的杂质，其中，

　　[0058]所述高炉铁水中P的质量百分含量为0.11%，Cr的质量百分含量为0.05%;

　　[0059] 所述铁水预脱硫工艺中，脱硫后铁水中硫的质量百分含量为0.003% ;

　　[0060] 所述转炉冶炼工艺中，在120吨转炉上冶炼钢水，终点C的质量百分含量为0.06% ;

　　[0061] 所述脱氧合金化工艺中，吹氩时间为15min(含出钢吹氩时间）；

　　[0062] 所述LF精炼工艺中，进行造白渣处理，保证埋弧效果良好；

　　[0063] 所述VD/RH精炼工艺中，钢水进行VD或RH真空处理，真空度为150Pa，真空保压时间 为15min;

　　[0064]所述板坯连铸工艺中，将钢水浇铸成230mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍达到 中心偏析C类1.5、中心疏松0.5;

　　[0065] 所述板坯下线堆垛缓冷工艺中，堆垛温度650°C，缓冷至300°C以下；

　　[0066]所述板坯清理、板坯再加热工艺中，板坯检查清理后装炉加热，加热时间1 .Omin/ mmX230mm=3.8 小时，出炉温度 1050°C;

　　[0067] 所述3500乳机控乳工艺包括粗乳阶段和精乳阶段，所述粗乳阶段保证有2个以上 道次压下量2 30mm，中间坯厚度2 2倍成品钢板的厚度;所述精乳阶段保证终乳温度控制在 840。。；

　　[0068] 所述钢板空气冷却工艺，乳制完成后钢板空气冷却至室温。

　　[0069] 钢板的化学成分质量百分比为：C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%，P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%，余量为铁及不可避免的杂质。

　　[0070] 本发明生产工艺采用高洁净钢冶炼技术、高质量连铸坯生产技术，生产的钢板成 分中可控制:N含量为30ppm，0含量为20ppm，H含量为1.5ppm，保证Ν、0、Η能控制在较低的含 量，从而保证钢板具有较高的质量。

　　[0071]钢板的性能情况见表2。

　　[0072]表2钢板的性能情况

　　[0073]

　　[0074] 由上表可以看出，本发明制备的高强度船板钢完全满足各船级社标准要求。

　　【主权项】

　　1. 一种控乳高强度船板钢，其特征在于:所述船板钢厚度规格为6~30mm，船板钢化学成 分质量百分比为：C 0.1(M).18%，Si 0·1(Μ)·40%，Μη 1.20~1.60%，P<0.012%，S<0.005%， 八18 0.015~0.055%，11 0.005~0.020%，余量为？6及不可避免的杂质。2. 如权利要求1所述的一种控乳高强度船板钢，其特征在于:所述船板钢化学成分质量 百分比为：C 0.16%，Si 0.25%，Mn 1.51%，P 0.011%，S 0.004%，Als 0.032%，Ti 0.016%。3. 如权利要求1~2任一项所述的一种控乳高强度船板钢的生产方法，其特征在于，生产 工艺流程为:高炉铁水-铁水预脱硫-转炉冶炼-脱氧合金化-LF精炼-VD/RH精炼-板 坯连铸-板坯下线堆垛缓冷-板坯清理-板坯再加热-3500乳机控乳-钢板空气冷却- 成品取样检验-入库，控制所述船板钢化学成分质量百分比为:C 0.10~0.18%，Si 0.10~ 0.40%，]^1.20~1.60%，？<0.012%，5<0.005%418 0.015~0.055%，11 0.005~0.020%，余量 为Fe及不可避免的杂质，其中， 所述高炉铁水的化学成分质量百分比满足P < 〇. 12%，Cr < 0.06%; 所述铁水预脱硫工艺中，脱硫后铁水中硫的质量百分含量< 0.003%; 所述转炉冶炼工艺中，在120吨转炉上冶炼钢水，终点C的质量百分含量不低于0.05%; 所述LF精炼工艺中，进行造白渣处理，保证埋弧效果良好； 所述VD/RH精炼工艺中，钢水进行VD或RH真空处理，真空度< 150Pa; 所述板坯连铸工艺中，将钢水浇铸成230mm厚板坯，下线堆垛缓冷，铸坯低倍达到中心 偏析C类1.5、中心疏松0.5; 所述板坯清理、板坯再加热工艺中，板坯检查清理后装炉加热，加热时间0.9~l.Omin/ mm； 所述3500乳机控乳工艺包括粗乳阶段和精乳阶段，所述粗乳阶段保证有2个以上道次 压下量2 30mm，中间坯厚度2 2倍成品钢板的厚度;所述精乳阶段保证终乳温度控制在840 ±10。。； 所述钢板空气冷却工艺，乳制完成后钢板空气冷却至室温。4. 如权利要求3所述的一种控乳高强度船板钢的生产方法，其特征在于，所述VD/RH精 炼工艺中，钢水进行VD或RH真空处理，真空保压时间2 15min。5. 如权利要求3所述的一种控乳高强度船板钢的生产方法，其特征在于，所述脱氧合金 化工艺中，吹氩时间2 lOmin(含出钢吹氩时间）。6. 如权利要求3所述的一种控乳高强度船板钢的生产方法，其特征在于，所述板坯下线 堆垛缓冷工艺中，堆垛温度650°C以上。7. 如权利要求3所述的一种控乳高强度船板钢的生产方法，其特征在于，所述板坯下线 堆垛缓冷工艺中，缓冷至300 °C以下。8. 如权利要求3所述的一种控乳高强度船板钢的生产方法，其特征在于，所述板坯清 理、板坯再加热工艺中，板坯检查清理后装炉加热，出炉温度1050~1150°C。

　　【专利摘要】本发明属于船舶及海洋工程用结构钢技术领域，特别涉及一种控轧高强度船板钢及其生产方法，所述船板钢厚度规格为6~30mm，所述船板钢化学成分质量百分比为：C？0.10~0.18%，Si？0.10~0.40%，Mn？1.20~1.60%，P≤0.012%，S≤0.005%，Als？0.015~0.055%，Ti？0.005~0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明采用Al+Ti细化晶粒元素、230mm厚度连铸坯、控轧工艺生产355MPa级高强度船板，生产成本低，力学性能稳定。

　　【IPC分类】C22C38/04, C22C38/06, C22C38/14, C22C38/02

　　【公开号】CN105648329

　　【申请号】

　　【发明人】王焕洋, 徐洪庆, 刘晓东, 李旺生, 李敏, 李延芝, 肖丰强, 郑淑胜, 宋绪柯

　　【申请人】山东钢铁股份有限公司

　　【公开日】2016年6月8日

　　【申请日】2016年3月9日