一种特厚高等级船板钢及其生产工艺 【技术领域】
本发明涉及一种特厚钢及其加热工艺，具体的说是一种特厚高等级船板钢及其生产工艺。
背景技术
近年来，因世界海运贸易量急剧增长，船舶制造业出现了前所未有的繁荣景象。船舶逐渐向大型化、自重轻量化方向发展，一般强度船板钢已不能满足船体结构的要求。随着我国船舶工业的高速发展，对船板钢的产量、性能和质量提出了越来越高的要求，特厚高等级船板在造船业中的应用比例不断升高。
高等级船板钢使用量大、面广，不但要求钢板具有较高的强度和塑性，还要求钢板具有较低的屈强比、较高的低温韧性、良好的抗层状撕裂性能和焊接性能。一般高等级船板钢是通过热轧而成，但是特厚钢板在热轧过程中会生产一些缺陷，比如产生珠光体条带、在厚度方向上易产生组织不均匀、因冷却速度内外不一致、轧制过程中的变形不均匀以及连铸坯成分偏析等原因，析出的先共析铁素体将长大，甚至生成魏氏体组织。在一些特厚钢板厚度中心组织分析时，发现组织中碳、锰中心偏析较为严重，导致船板钢组织中存在粒状贝氏体偏析带，这些特厚板在轧制过程中产生的缺陷严重影响钢的强度和韧性，会造成产品合格品率低，产品质量波动大，生产效率不高，难以保证大型特厚板的质量要求，严重制约产品的竞争力。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以消除特厚板在轧制过程产生的一些内外组织不均匀，性能波动明显等缺陷，改善产品质量，提高产品竞争力的一种特厚高等级船板钢及其生产工艺。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种特厚高等级船板钢，按质量百分比包括以下组分：C：0.06％～0.18％，Mn：1.00％～1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Si：≤0.35％，Ni：0.03％～0.30％，Cr：0.03％～0.20％，Cu：0.02％～0.25％，Alt：0.020％～0.050％，Nb：0.010％～0.040％，V：0.003％～0.060％，其余为Fe含量。
一种特厚高等级船板钢的生产工艺，包括冶炼工序、轧制工序和正火工序，正火工序中，升温速率采用二级自动控制，加热温度为880℃～940℃，保温时间为0.8H～1.5H分钟(H为钢板厚度)，出炉后空冷或气雾冷却，冷却速度为1℃/S～5℃/S。
冶炼工序中包括铁水预处理、转炉、精炼、连铸，铁水预处理保证终点硫含量不得大于0.003％，转炉出钢采用弱脱氧工艺，LF炉精炼采用白渣操作，并确保LF处理过程中白渣保持时间不小于10分钟，LF后进行RH真空处理，RH结束后进行钙处理，钙铁线的喂入量不得小于150米/炉，喂丝结束后静搅时间至少10分钟方可吊包上连铸，连铸实行全程保护浇铸工艺。
轧制工序中，板坯加热后出钢温度1190～1230℃，终轧温度820～900℃，返红温度660～760℃。
本发明的优点是：通过组织分析，发现特厚高等级船板钢未经正火的组织在厚度方向上组织不均匀，二分之一厚度处组织为铁素体、珠光体及粗大魏氏体组织，而四分之一厚度处为铁素体和一些非平衡组织。通过正火处理后，二分之一厚度处和四分之一厚度处都变成正常的铁素体和珠光体组织，并且正火消除了粗大魏氏组织和黑色不平衡组织，细化晶粒，轧制产生的珠光体条带有所打散，通过对比正火前后的力学性能，发现经正火的钢，其抗拉强度降低、延伸率提高，低温冲击韧性大幅度提高。
本发明通过正火消除特厚板在轧制过程产生的一些内外组织不均匀，性能波动明显等缺陷，改善产品质量，提高产品的竞争力。本发明消除了特厚高等级船板钢组织一些缺陷，比如原始态组织晶粒粗大并且存在魏氏组织，冲击韧性很低，在厚度方向上组织不均匀，正火后使得厚度方向组织均匀，均为铁素体和珠光体组织。并得到基体组织均匀细小(8.5～9级)，产品强度高，-40℃低温冲击韧性值远远满足船级社的要求并且大幅度的高于正火前的冲击韧性。正火工艺简单，生产效率高，产品性能稳定，质量波动小。
【附图说明】
图1是E级特厚高船板钢1/2厚度处的原始组织图。
图2是E级特厚高船板钢1/4厚度处的原始组织图。
图3是正火温度880℃下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。
图4是正火温度880℃下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。
图5是正火温度910℃下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。
图6是正火温度910℃下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。
图7是正火温度940℃下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。
图8是正火温度940℃下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。
图9是保温60min下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。
图10是保温60min下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。
图11是保温120min下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。
图12是保温120min下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。
图13是E36级特厚高船板钢原始组织图。
图14是正火温度880℃和保温60min下E36级特厚高船板钢组织图。
图15是正火温度910℃和保温60min下E36级特厚高船板钢组织图。
图16是正火温度940℃和保温60min下E36级特厚高船板钢组织图。
【具体实施方式】
实施例一
本实施例的E级特厚船板钢的化学成分(质量百分比)为：C0.115％，Mn 1.14％，P0.007％，S0.0015％，Si 0.31％，Ni 0.18％，Cr0.06％，Cu0.04％，Alt0.034％，Nb 0.025％，其余为Fe含量。从60mm厚钢板中切割出尺寸为200mmX100mmX60mm的试块，将一部分试块分别进行880℃、910℃和940℃下保温60min的正火处理；另一部分试块在910℃下分别保温40min、80min、100min、120min的正火处理。
正火处理后，从每个试块厚度方向1/4处线切割出冲击试样和拉伸试样各2个，再从每个试块厚度方向1/2(心部)处线切割出2个冲击试样。从冲击后的试样相同部位线切割取出金相试样。对金相试样进行研磨，抛光，腐蚀。腐蚀剂采用4％硝酸酒精，利用光学显微镜进行显微组织观察。图1是E级特厚高船板钢1/2厚度处的原始组织图。图2是E级特厚高船板钢1/4厚度处的原始组织图。图3是正火温度880℃下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。图4是正火温度880℃下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。图5是正火温度910℃下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。图6是正火温度910℃下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。图7是正火温度940℃下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。图8是正火温度940℃下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。图9是保温60min下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。图10是保温60min下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。图11是保温120min下E级特厚高船板钢1/2厚度处的组织图。图12是保温120min下E级特厚高船板钢1/4厚度处的组织图。由图1～图12可知，通过正火处理后，二分之一厚度处和四分之一厚度处都变成正常的铁素体和珠光体组织，并且正火消除了粗大魏氏组织和黑色不平衡组织，细化晶粒，轧制产生的珠光体条带有所打散。
拉伸试验在CMT5305精密型微机控制万能试验机上进行力学性能测试，测得试样的屈服强度、抗拉强度和延伸率，通过摆锤式冲击实验机测试材料的冲击韧性。保温60min正火温度对E级特厚高强度船板钢力学性能地影响如表1所示：
表1
其中：船级社要求为ReH≥315，440≤Rm≤570，A≥22％，-40℃纵向冲击大于或等于31。
910℃正火保温时间对E级特厚高强度船板钢力学性能的影响如表2所示；
表2
其中：船级社要求为ReH≥315，440≤Rm≤570，A≥22％，-40℃纵向冲击大于或等于31。
由表1和表2可知，通过正火处理后，其抗拉强度降低、延伸率提高，低温冲击韧性大幅度提高。
实施例二
本例的E36级特厚船板钢的化学成分(质量百分比)为：C0.113％，Mn 1.48％，P0.008％，S0.0019％，Si 0.31％，Ni 0.23％，Cr0.07％，Cu0.23％，Alt0.038％，Nb 0.028％，V0.044％，其余为Fe含量。从60mm厚钢板中切割出尺寸为200mmX100mmX60mm的试块，将一部分试块分别进行880℃、910℃和940℃下保温60min的正火处理；另一部分试块在910℃下分别保温40min、80min、100min、120min的正火处理。对金相试样进行研磨，抛光，腐蚀。腐蚀剂采用4％硝酸酒精，利用光学显微镜进行显微组织观察。拉伸试验在CMT5305精密型微机控制万能试验机上进行力学性能测试，测得试样的屈服强度、抗拉强度和延伸率。通过摆锤式冲击实验机测试材料的冲击韧性。图13是E36级特厚高船板钢原始组织图。图14是正火温度880℃和保温60min下E36级特厚高船板钢组织图。图15是正火温度910℃和保温60min下E36级特厚高船板钢组织图。图16是正火温度940℃和保温60min下E36级特厚高船板钢组织图。由图13～16可知，正火消除了粗大魏氏组织和黑色不平衡组织，细化晶粒，轧制产生的珠光体条带有所打散，通过对比正火前后的力学性能，发现经正火的钢，其抗拉强度降低、延伸率提高，低温冲击韧性大幅度提高。
本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。