一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板，其化學成分按質(zhì)量百分數(shù)為：C：0.07%~0.19%，Si：0.15%~0.45%，Mn：1.15%~1.65%，P≤0.025%，S≤0.008%，Nb≤0.04%，V≤0.20%，Ti≤0.015%，Alt：0.005%~0.030%，N≤0.020%，O：0.002%~0.003%，Y：0.005%~0.010%，Ce：0.015%~0.025%，其余量為鐵Fe、稀土和不可避免的雜質(zhì)，所述稀土為釔基稀土，鋼中復合夾雜物組分中包含Y、Ce質(zhì)量百分數(shù)為：Y：25.72%~69.15%，Ce：3.09%~17.52%；鋼板基體組織為細小的鐵素體+珠光體組織。本發(fā)明專利技術(shù)利用釔基稀土在鋼中發(fā)揮凈化、變性、微合金化及氧化物冶金的作用，改善高強度鋼板的低溫沖擊韌性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種高強度鋼板及其制造技術(shù)，特別涉及一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板及其制造方法。
技術(shù)介紹
隨著社會的發(fā)展和技術(shù)進步，各行業(yè)對自身所用鋼板的性能也提出了更高要求，為了減輕材料的自重，要求鋼板具有更高的強度；為了擴大材料的使用環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域，要求鋼板有良好的低溫韌性；為了方便材料的制造加工，還要求鋼板具有一定的可焊性，因此，高強韌鋼板的需求越來越大。高強度鋼板通常是指屈服強度大于315MPa的鋼板，在造船、海洋平臺、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、壓力容器、油氣管線領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍。特別是船舶和海洋平臺，海洋環(huán)境惡劣，除承受重力載荷外，還要考慮到風載荷、波浪載荷、洋流載荷、冰載荷等的影響，用戶期望在保證強度的同時，沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性越高越好。現(xiàn)有的煉鋼技術(shù)進步，雖然可以把鋼中氧、硫控制在較低的范圍，但是仍不可避免存在一些缺陷：諸如連鑄坯成分偏析，硫化物、氧化物在晶界析出，形成鋁酸鈣、硫化錳、氧化鎂、氧化鋁夾雜物，這種連鑄坯軋制后內(nèi)部夾雜物主要是長條狀MnS、少量串狀Al2O3和鋁酸鹽，這些夾雜物對沖擊性能特別是橫向沖擊性能的影響非常大，進一步去除夾雜物，改善低溫沖擊韌性的手段有限。為此，研究一種低溫(-40℃以下)沖擊韌性優(yōu)良的高強度鋼板及其制造方法，是冶金工作者努力的方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種利用釔基稀土硅鈣合金來凈化鋼液，強化夾雜物變性，細化基體組織，從而提高低溫沖擊韌性的一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板及其制造方法。一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板，其化學成分按質(zhì)量百分數(shù)為：C：0.07％～0.19％，Si：0.15％～0.45％，Mn：1.15％～1.65％，P≤0.025％，S≤0.008％，Nb≤0.04％，V≤0.20％，Ti≤0.015％，Ni≤0.40％，Cr≤0.10％，Cu≤0.10％，Mo≤0.08％，Alt：0.005％～0.030％，N≤0.020％，O：0.002％～0.003％，其余量為鐵Fe、稀土和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，所述稀土為釔基稀土，鋼中固溶Y：0.005％～0.010％，固溶Ce：0.015％～0.025％；鋼中殘留夾雜物以Y、Ce與O、Mg、Al、S結(jié)合形成細小彌散的復合夾雜物形態(tài)存在，所述復合夾雜物組分中包含Y、Ce質(zhì)量百分數(shù)為：Y：25.72％～69.15％，Ce：3.09％～17.52％；鋼板基體組織為細小的鐵素體+珠光體組織。所述復合夾雜物組分中還包含CaS夾雜物。本專利技術(shù)的總體思路是在常規(guī)鋼種基礎(chǔ)上通過加入釔基稀土硅鈣合金來促使鋼中夾雜物更快上浮，并且進一步有效控制殘留硫化物、氧化物形態(tài)，消除鋼中MnS夾雜物危害作用，使釔基稀土在鋼中發(fā)揮凈化、變性、微合金化及氧化物冶金的作用，最終在鋼中留下Y、Ce單質(zhì)以及細小彌散的以Y為主、Ce為輔的復合夾雜物，這種基體組織大大提高鋼板低溫沖擊韌性。一種專用于改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板的制造方法，其工藝步驟：1)、轉(zhuǎn)爐冶煉：采用頂?shù)讖痛笛鯕廪D(zhuǎn)爐進行冶煉，在出鋼過程中脫氧合金化，氧含量控制在32～68ppm；2)、LF爐精煉：鋼水進入精煉工位后，底吹氬氣，同時加入石灰、精煉渣和埋弧渣，然后通電升溫，升溫8分鐘后，測溫、取樣，進行成分微調(diào)，同時根據(jù)頂渣的情況，加入電石和鋁粒造白渣，白渣保持時間大于15分鐘，然后再次進行測溫、取樣，微調(diào)合金成分，待鋼水溫度、成分達標后，喂入鈣線，1～2分鐘后，再以2～3m/s的速度喂入釔基稀土硅鈣合金包芯線300m～500m，喂線結(jié)束后進行軟吹氬，軟吹氬時間8～15分鐘，促進夾雜物充分上浮進入熔渣，獲得鋼水成分其質(zhì)量百分數(shù)在下列范圍：C：0.07％～0.19％，Si：0.15％～0.45％，Mn：1.15％～1.65％，P≤0.025％，S≤0.008％，Nb≤0.04％，V≤0.20％，Ti≤0.015％，Ni≤0.40％，Cr≤0.10％，Cu≤0.10％，Mo≤0.08％，Alt：0.005％～0.030％，N≤0.020％，O：0.002％～0.003％，鋼中固溶Y：0.005％～0.010％，固溶Ce：0.015％～0.025％；鋼中殘留夾雜物以Y、Ce與O、Mg、Al、S結(jié)合形成細小彌散的復合夾雜物形態(tài)存在，所述復合夾雜物組分中包含Y、Ce質(zhì)量百分數(shù)為：Y：25.72％～69.15％，Ce：3.09％～17.52％；其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)；3)、連鑄：精煉結(jié)束，將鋼水送到連鑄車間進行連鑄成板坯，中間包溫度1515℃～1540℃，板坯拉速控制在0.72～0.90m/min，二冷水采用弱冷，氣-水噴霧冷卻；4)、加熱制度：在加熱爐內(nèi)將連鑄坯加熱到1215～1236℃，加熱總時間按1.15～1.25分鐘/mm控制，保溫時間≥185min；5)、軋制工藝：采用兩階段控制軋制，再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度≥1060℃，再結(jié)晶區(qū)軋制每道次壓下率控制在28％～38％，中間坯在輥道上待溫，未再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度840～880℃，終軋溫度808～838℃，未再結(jié)晶區(qū)累計壓下率控制在58％～68％；6)、軋后冷卻工藝：鋼板熱軋后采用集中堆放緩冷，其基體組織為細小的鐵素體+珠光體組織，鋼板中夾雜物以Y、Ce與O、Mg、Al、S結(jié)合形成細小彌散的復合夾雜物形態(tài)存在。本專利技術(shù)的優(yōu)點在于通過鋼中加入釔基稀土硅鈣合金，利用稀土中Y、Ce優(yōu)先與鋼中的氧、硫等雜質(zhì)元素發(fā)生反應(yīng)后生成的稀土復合氧化物、稀土復合硫化物以及稀土復合氧硫化物，形成以釔為主體的稀土復合夾雜物密度比鑭、鈰稀土復合夾雜物密度小的優(yōu)勢，加快鋼中夾雜物上浮，減少鋼中雜質(zhì)。并且進一步利用Y、Ce有效控制殘留硫化物、氧化物形態(tài)，消除鋼中MnS夾雜物危害作用，使釔基稀土在鋼中發(fā)揮凈化、變性、微合金化及氧化物冶金的作用，最終在鋼中留下Y、Ce單質(zhì)以及細小彌散的以Y為主、Ce為輔的復合夾雜物，這種復合夾雜物形態(tài)和細小的鐵素體+珠光體組織，大大提高鋼板低溫沖擊韌性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)含釔稀土鋼EH36船板金相組織。圖2為本專利技術(shù)含釔稀土鋼鑄坯厚度1/4處夾雜物放大100倍下形貌。圖3為圖2中夾雜物放大5000倍下形貌。圖4為本專利技術(shù)含釔稀土鋼EH36船板厚度1/2處橫向沖擊斷口夾雜物形貌。圖5為本專利技術(shù)含釔稀土鋼EH36船板厚度1/2處縱向沖擊斷口夾雜物形貌。圖6為本專利技術(shù)含釔稀土鋼EH36船板厚度1/4處縱向-80℃沖擊斷口形貌。圖7為本專利技術(shù)含釔稀土鋼EH36船板厚度1/4處橫向-80℃沖擊斷口形貌。...

【技術(shù)保護點】
一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板，其化學成分按質(zhì)量百分數(shù)為：C：0.07%~0.19%，Si：0.15%~0.45%，Mn?：1.15%~1.65%，P?≤0.025%，S?≤0.008%，Nb?≤0.04%，V≤0.20%，Ti≤0.015%，Ni≤0.40%，Cr≤0.10%，Cu≤0.10%，Mo≤0.08%，Alt：0.005%~0.030%，N≤0.020%，O：0.002%~0.003%，其余量為鐵Fe、稀土和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，所述稀土為釔基稀土，鋼中固溶Y：0.005%~0.010%，固溶Ce：0.015%~0.025%；鋼中殘留夾雜物以Y、Ce與O、Mg、Al、S結(jié)合形成細小彌散的復合夾雜物形態(tài)存在，所述復合夾雜物組分中包含Y、Ce質(zhì)量百分數(shù)為：Y：25.72%~69.15%，Ce：3.09%~17.52%；鋼板基體組織為細小的鐵素體+珠光體組織。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板，其化學成分按質(zhì)量百分數(shù)為：C：0.07%~
0.19%，Si：0.15%~0.45%，Mn：1.15%~1.65%，P≤0.025%，S≤0.008%，Nb≤0.04%，V≤
0.20%，Ti≤0.015%，Ni≤0.40%，Cr≤0.10%，Cu≤0.10%，Mo≤0.08%，Alt：0.005%~0.030%，N
≤0.020%，O：0.002%~0.003%，其余量為鐵Fe、稀土和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，所述稀
土為釔基稀土，鋼中固溶Y：0.005%~0.010%，固溶Ce：0.015%~0.025%；鋼中殘留夾雜物以Y、
Ce與O、Mg、Al、S結(jié)合形成細小彌散的復合夾雜物形態(tài)存在，所述復合夾雜物組分中包含Y、
Ce質(zhì)量百分數(shù)為：Y：25.72%~69.15%，Ce：3.09%~17.52%；鋼板基體組織為細小的鐵素體+珠
光體組織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板，其特征在于，所述復合
夾雜物組分中還包含CaS夾雜物。
3.一種專用于改善低溫沖擊韌性的高強度鋼板的制造方法，其工藝步驟：
1）轉(zhuǎn)爐冶煉：采用頂?shù)讖痛笛鯕廪D(zhuǎn)爐進行冶煉，在出鋼過程中脫氧合金化，氧含量控制
在32~68ppm；
2）LF爐精煉：鋼水進入精煉工位后，底吹氬氣，同時加入石灰、精煉渣和埋弧渣，然后通
電升溫，升溫8分鐘后，測溫、取樣，進行成分微調(diào)，同時根據(jù)頂渣的情況，加入電石和鋁粒造
白渣，白渣保持時間大于15分鐘，然后再次進行測溫、取樣，微調(diào)合金成分，待鋼水溫度、成
分達標后，喂入鈣線，1～2分鐘后，再以2～3m/s的速度喂入釔基稀土硅鈣合金包芯線300m
～500m，喂線結(jié)束后進行軟吹氬...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賴朝彬，陳英俊，馮小明，孫樂飛，操瑞宏，汪志剛，鄧志豪，習小軍，吳紹杰，付軍，趙和明，袁傳泉，傅清霞，王國文，楊清，朱福生，吳春紅，
申請(專利權(quán))人：江西理工大學，新余鋼鐵集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江西;36