一種低壓縮比特厚EH36船板鋼及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種低壓縮比特厚EH36船板鋼及其制備方法，該鋼板成品組織為回火貝氏體組織。鋼板的化學成分采用船級社規范以及GB?712規定的標準成分體系，采用連鑄坯TMCP控軋工藝，鋼板軋制下線后，經正火后快速冷卻處理，然后經回火得到回火貝氏體組織的鋼板，NAC溫度880～920℃，加熱保溫時間為2.0～2.3min/mm；水冷終冷溫度為200?500℃，回火溫度620～660℃，回火保溫時間2.5～4.0min/mm。本發明專利技術獲得的特厚EH36船板鋼具有更高的沖擊韌性，尤其是1/2厚度處的Akv值較高，鋼材整體強度高，顯微組織細小均勻。方法簡單完全滿足企業批量穩定化生產。

【技術實現步驟摘要】


本專利技術屬于鋼鐵冶金領域，具體涉及一種低壓縮比厚度為100～150mm的EH36船板鋼及其生產方法。

技術介紹

船板鋼是國民經濟發展所依賴的重要鋼鐵材料，目前，船板鋼出現如下發展趨勢，鋼板規格尺寸向特厚方向發展，強度向高強度、高韌性發展，尺寸精度要求提高，品種向多樣化發展。
目前，通用的九國船級社規范中僅有挪威船級社（DNV）規范與GB712-2011《船舶及海洋工程用鋼》對150mm厚的船板做了規定，其余僅對100mm及以下的船板作了相應的規定。GB712-2011或規范中EH36鋼級的成分范圍適用鋼板厚度范圍為0-150mm，成分跨度太大，即使將成分全部調制標準上限，隨著厚度的增加，強度也不可避免會下降。
另外，強度越高，韌性越難以控制。鋼板越厚，強韌性特別是厚度1/2處的沖擊韌性值波動的幾率就越高。就目前生產技術能力，生產100-150mm的船板采用TMCP軋制是沒有辦法獲得厚度方向上性能均勻的鋼板，即使勉強制得，產品的性能也難以穩定保障。目前，少數幾個鋼廠是利用370-400mm的連鑄坯或鋼錠通過正火生產100-150mmEH36鋼板。而采用鋼錠的生產方式又存在成材率低，生產效率低，成本高的缺陷，一般不作為100-150mm這種特厚板EH36鋼板的首選生產方式。
GB712-2011或船規要求厚度在50mm以上的EH36鋼其-40℃縱向沖擊韌性值（Akv）≥50J。Akv值對材料內部結構缺陷、顯微組織的變化很敏感。如夾雜物、偏析、氣泡、內部裂紋、鋼的回火脆性、晶粒粗化等都會使沖擊韌性值明顯降低。連鑄坯與鋼板的厚度比例（壓縮比）越大，鋼板內部結構缺陷、顯微組織越易改善，越有利于提高Akv值。反之，對于生產的越厚的鋼板，由于壓縮比較低，其Akv值越不穩定。另外，因特厚EH36使用環境的特殊性，更多的用戶在船檢時對特厚EH36鋼的檢測要求更加嚴苛，尤其要求生產廠家保證鋼板1/2處沖擊、拉伸性能。這對于正火生產的特厚EH36鋼更加形成了嚴峻挑戰。
專利技術專利申請CN103725959A公開了“一種130mm低合金低溫韌性厚板及其生產方法”，選用400mm連鑄坯，保證鋼板壓縮比＞3的前提下，經過TMCP兩階段控軋，隨后進行正火+加速冷卻（NAC）到650～720℃區間。最終鋼板性能滿足船級社規范中EH36力學性能。專利技術專利申請CN103205640A公開了“一種E40高強度船板鋼及制備方法”，通過控軋控冷工藝，軋后進行NAC熱處理，獲得了E40鋼板。以上兩項方法雖然經濟，但是產品難以控制，不能大范圍推廣應用。因為，國內大部分廠家在正火爐后往往是配套淬火機，淬火機很難如ACC裝置進行終冷或返紅溫度的精確控制。其次，僅通NAC處理，對于特厚（≥100mm）海洋工程用鋼，鋼板在厚度方向上的性能仍然不均勻，鋼板1/2處的鐵素體晶粒粗大、強度低，而鋼板表面多為貝氏體、馬氏體組織，強度高。這對鋼板焊接材料的匹配、焊接、鋼板成型、耐蝕性能都會帶來一系列難度和影響。進一步地，NAC還存在隨著天氣變化、鋼板厚度的寬度的變化，終冷溫度范圍寬，對特厚板最終的穩定性也存在不利影響。
綜上，現有技術還不能完全達到采用連鑄坯生產低壓縮比100～150mm特厚EH36船板鋼時的組織在厚度方向上的均勻性，以滿足高強度、高沖擊韌性的要求。

技術實現思路

本專利技術的目的在于，在按照現有船級社規范以及GB712規定的EH36鋼標準成分的情況下，即不改變現有特厚板化學成分、冶煉、軋制的前提下，設計正火后加速冷卻（NAC）方法+回火熱處理的方式，獲得了具有細小均勻的回火貝氏體組織的EH36鋼。這種組織不同于以往EH36鋼的鐵素體珠光體組織形式，使EH36鋼的強度不僅得到顯著提高，同時可以滿足高韌性，有效的阻抑裂紋擴展，大幅度提高1/2處沖擊韌性Akv值。
本專利技術的EH36鋼成分體系仍按船級社規范以及GB712規定的標準成分體系，碳當量不增加，無需用戶對后續焊接、整船設計作調整，包括焊材的匹配，焊接工藝的，整船的設計調整。同時，通過保證后續回火溫度區間一定，可滿足多批次、多規格、不論季節的批量生產，省去了組批以及要通過試水板來確定NAC過程的冷卻速度，穩定了鋼板質量，提高了鋼板的一檢合格率，節省了船級社檢驗費用、檢驗周期，縮短了產品交貨周期。
本專利技術解決上述問題所采用的技術方案為：一種低壓縮比特厚EH36船板鋼，該鋼板成品組織為回火貝氏體組織。晶粒細小，組織均勻。在特厚板鋼板沿厚度方向上，晶粒隨著厚度稍有增大，但是增加不明顯。沒有異常組織如魏氏組織、上貝氏體組織出現。
鋼板屈服強度橫向拉伸性能為355～400MPa，抗拉強度為550～560MPa，鋼板-40℃縱向沖擊韌性值≥96J。
上述低壓縮比特厚EH36船板鋼的制備方法，鋼板的化學成分采用船級社規范以及GB712規定的標準成分體系，采用連鑄坯控軋或TMCP控軋控冷工藝，鋼板軋制下線后，經正火后快速冷卻處理（NAC），得到貝氏體組織，然后經回火得到回火貝氏體組織的鋼板，NAC溫度880～920℃，加熱保溫時間為2.0～2.3min/mm；水冷終冷溫度為200-500℃，回火溫度620～660℃，回火保溫時間2.5～4.0min/mm。
優選地，所述連鑄坯與鋼板成品厚度的軋制壓縮比為2.4～3.7，鋼板軋后可不進行層流冷卻或加速冷卻。
本專利技術通過在生產特厚EH36鋼生產線的后段添加熱處理裝置，通過對正火后快速水冷（NAC）處理后獲得的鋼板再進行回火熱處理，均勻化鋼板的組織結構，尤其改善鋼板厚度1/2處組織，在整板厚度方向上獲得了細小均一的回火貝氏體，消除了鋼板厚度方向上的組織梯度，使特厚船板鋼沖擊韌性得到大幅度提高的同時，不犧牲鋼板的強度。
本專利技術的EH36鋼無需特別改變化學成分、鋼水冶煉以及軋制工藝。NAC中水冷工藝終冷溫度區間大，便于現場操作。
采用軋后熱處理的工藝原理是：通過正火后加速冷卻（NAC）工藝，溫度介于880～920℃，加熱保溫時間為2.0～2.3min/mm盡可能充分溶解特厚板中的碳化物，V化物等，有利于改善特厚板中心偏析，促進粗大奧氏體晶粒形成，使C曲線右移，提高材料的淬透性。NAC中采用水冷的冷卻方式代替以往正火工藝中的空氣冷卻，可以在鋼板中獲得部分貝氏體，顯著提高鋼的韌性，降低脆性變溫度，減少后面高溫回火脆性。隨后再作回火處理，去除鋼板應力，鋼板基體中的貝氏體轉化成回火貝氏體。且通過回火來滿足EH36鋼板的高強度要求。
本專利技術所對應的特厚EH36船板鋼與現有低壓縮比條件生產的鋼材相比具有如下優點：
本專利技術方法，鋼板成分設計仍可按照九國船級社0～150mm的成分體系，無需額外增加Ni、Cu等貴重合金，節省合金成本。進一步地，用戶在后續焊接時仍可使用普通EH36的焊接材料、焊接工藝來進行焊接。
本專利技術方法，板坯與鋼板成品厚度的壓縮比介于2.4～3.7，鋼板軋后可不進行層流冷卻或加速冷卻，有益于確保短而厚坯料在軋制過程中的板形。
本專利技術方法，對NAC正火處理后的水冷工藝窗口較大，水冷終冷溫度為200～500℃，適用于一般NAC設備，易于生產控制。
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【技術保護點】
一種低壓縮比特厚EH36船板鋼，其特征在于：該鋼板成品組織為回火貝氏體組織。

【技術特征摘要】
1.一種低壓縮比特厚EH36船板鋼，其特征在于：該鋼板成品組織為回火貝氏體組織。
2.根據權利要求1所述的低壓縮比特厚EH36船板鋼，其特征在于：鋼板屈服強度橫向拉伸性能為355～400MPa，抗拉強度為550～560MPa，鋼板-40℃縱向沖擊韌性值≥96J。
3.一種制備權利要求1或2所述低壓縮比特厚EH36船板鋼的方法，其特征在于：鋼板的化學成分采用船級社規范以及GB712規定的標準成分體系，采用連鑄坯TMCP控軋工藝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉朝霞，李經濤，吳小林，劉俊，趙孚，錢剛，
申請(專利權)人：江陰興澄特種鋼鐵有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32