阅读说明：本技术 一种高延展性的eh420级别船板钢及其生产方法 (High-ductility EH 420-grade ship plate steel and production method thereof ) 是由 杨浩 陈振业 赵燕青 魏浩 刘需 于 2019-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高延展性的EH420级别船板钢及其生产方法,所述船板钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.13%、Si：0.10～0.25%、Mn：1.0～1.4%、Nb：0.01～0.03%、Ti：0.02～0.04%、Als：0.02～0.04%、P≤0.02%、S≤0.01%,其余为铁和不可避免的杂质；所述生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序。本发明EH420级船板钢不含Ni、Cu、V等金属元素,采用超快速冷却+层流冷却的两段式冷却方式,终轧温度较高,轧机负荷低,轧制效率高,生产成本低廉,船板钢的组织为软相铁素体和硬相贝氏体,具有高延展性。(The invention discloses a high-ductility EH 420-grade ship plate steel and a production method thereof, wherein the ship plate steel comprises the following chemical components in percentage by mass: c: 0.08-0.13%, Si: 0.10 to 0.25%, Mn: 1.0-1.4%, Nb: 0.01-0.03%, Ti: 0.02 to 0.04%, Als: 0.02-0.04%, P is less than or equal to 0.02%, S is less than or equal to 0.01%, and the balance is iron and inevitable impurities; the production method comprises the working procedures of continuous casting, heating, rolling and cooling. The EH 420-grade ship plate steel does not contain metal elements such as Ni, Cu, V and the like, adopts a two-stage cooling mode of ultra-fast cooling and laminar cooling, has higher finish rolling temperature, low rolling mill load, high rolling efficiency and low production cost, and has the structure of soft-phase ferrite and hard-phase bainite and high ductility.)

一种高延展性的EH420级别船板钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高延展性的EH420级别船板钢及其生产方法。

背景技术

随着远洋航运的发展，船板钢的需求量不断增加，船体结构用钢的强度也在逐渐提高。EH420级别的船板钢已经广泛应用于船舶和海洋工程领域。当前，人们不仅关注船体结构的强度，更关注船舶的碰撞安全性。船舶碰撞往往会造成结构破损、货物泄漏、环境污染、人员伤亡等灾难性的后果。船体的抗碰撞性能与船体用钢的变形性能有直接关系。船体用钢的延展性越好，变形时吸收的能量越多，从而能够提高船体碰撞时的安全性。因此，开发具有高延展性的EH420船体用钢对于提高船体强度以及船舶碰撞安全性具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高延展性的EH420级船板钢及其生产方法。该发明EH420级船板钢不含Ni、Cu、V等金属元素，为合金减量型EH420级高强船板钢，同时还具有较高的延展性，能够提高船体的碰撞安全性；制备工艺采用了以超快速冷却技术为核心的新一代TMCP工艺，通过控制合理的终轧温度和冷却路径，在合金减量化的基础上，获得具有较高强度和延展性的船板钢，同时还可以降低轧机负荷、大幅提高生产效率，实现低成本生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高延展性的EH420级别船板钢，所述船板钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.13%、Si：0.10～0.25%、Mn：1.0～1.4%、Nb：0.01～0.03%、Ti：0.02～0.04%、Als：0.02～0.04%、P≤0.02%、S≤0.01%，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明所述船板钢成品厚度为16～25mm。

本发明所述船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，软相铁素体体积分数为70～80%，硬相贝氏体体积分数为20～30%。

本发明所述船板钢屈服强度为462～515MPa，抗拉强度551～623MPa，-40℃冲击功为243～295J，断后伸长率为28.4～31.8%。

本发明还提供了一种高延展性的EH420级别船板钢的生产方法，所述生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序；所述冷却工序，前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为40～60℃/s，冷却至690～720℃；后段为层流冷却，冷却速度为15～20℃/s，返红温度控制在520～550℃，随后空冷至室温。

本发明所述连铸工序，连铸板坯厚度为140～200mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08～0.13%、Si：0.10～0.25%、Mn：1.0～1.4%、Nb：0.01～0.03%、Ti：0.02～0.04%、Als：0.02～0.04%、P≤0.02%、S≤0.01%，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明所述加热工序，加热温度1180～1220℃，保温1.5～2.5h。

本发明所述轧制工序，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1050～1150℃，轧制至45～75mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为950～970℃，终轧温度为920～930℃。

本发明高延展性的EH420级船板钢产品标准及性能检测方法标准参考中国船级社出版的2018版《材料与焊接规范》。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明EH420级船板钢不含Ni、Cu、V等金属元素，合金含量较低，成本低廉。2、本发明EH420级船板钢的组织为软相铁素体和硬相贝氏体，软相铁素体体积分数为70～80%，硬相贝氏体体积分数为20～30%，具有较高的延展性。3、本发明利用超快速冷却技术，可提高终轧温度、降低轧机负荷、提高轧制效率。4、本发明EH420级船板钢屈服强度为462～515MPa，抗拉强度551～623MPa，-40℃冲击功为243～295J，断后伸长率为28.4～31.8%。

附图说明

图1为实施例1高延展性的EH420级船板钢典型金相组织；

图2为实施例1高延展性的EH420级船板钢距离拉伸断口5mm处的金相组织。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为16mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为140mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1220℃，保温2.0h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1080℃，轧制至45mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为960℃，终轧温度为920℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为60℃/s，冷却至690℃；后段为层流冷却，冷却速度为20℃/s，返红温度控制在520℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为70%，硬相贝氏体体积分数为30%；力学性能指标见表2。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢典型金相组织见图1，高延展性的EH420级船板钢距离拉伸断口5mm处的金相组织见图2。（实施例2-8高延展性的EH420级别船板钢典型金相组织图与图1类似，高延展性的EH420级船板钢距离拉伸断口5mm处的金相组织图与图2类似，故省略）

实施例2

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为19mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为160mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1200℃，保温1.5h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1100℃，轧制至55mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为950℃，终轧温度为925℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为50℃/s，冷却至695℃；后段为层流冷却，冷却速度为18℃/s，返红温度控制在535℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为73%，硬相贝氏体体积分数为27%；力学性能指标见表2。

实施例3

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为22mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为180mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1180℃，保温2.5h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1120℃，轧制至62mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为955℃，终轧温度为930℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为40℃/s，冷却至700℃；后段为层流冷却，冷却速度为15℃/s，返红温度控制在540℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为75%，硬相贝氏体体积分数为25%；力学性能指标见表2。

实施例4

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为200mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1200℃，保温2.0h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1150℃，轧制至75mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为970℃，终轧温度为930℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为45℃/s，冷却至720℃；后段为层流冷却，冷却速度为15℃/s，返红温度控制在550℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为80%，硬相贝氏体体积分数为20%；力学性能指标见表2。

实施例5

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为18mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为150mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1210℃，保温1.8h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1060℃，轧制至54mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为965℃，终轧温度为922℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为55℃/s，冷却至700℃；后段为层流冷却，冷却速度为17℃/s，返红温度控制在530℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为77%，硬相贝氏体体积分数为23%；力学性能指标见表2。

实施例6

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为23mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为190mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1190℃，保温2.2h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1130℃，轧制至65mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为952℃，终轧温度为927℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为42℃/s，冷却至695℃；后段为层流冷却，冷却速度为19℃/s，返红温度控制在525℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为71%，硬相贝氏体体积分数为29%；力学性能指标见表2。

实施例7

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为170mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1195℃，保温1.6h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1090℃，轧制至60mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为961℃，终轧温度为924℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为53℃/s，冷却至700℃；后段为层流冷却，冷却速度为16℃/s，返红温度控制在545℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为74%，硬相贝氏体体积分数为26%；力学性能指标见表2。

实施例8

本实施例高延展性的EH420级船板钢厚度为24mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：连铸板坯厚度为185mm，连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量见表1；

（2）加热工序：加热温度1180℃，保温2.1h；

（3）轧制工序：第一阶段为粗轧阶段，开轧温度为1050℃，轧制至72mm后待温；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为968℃，终轧温度为923℃；

（4）冷却工序：前段冷却采用超快速冷却工艺，冷却速度为57℃/s，冷却至690℃；后段为层流冷却，冷却速度为18℃/s，返红温度控制在548℃，随后空冷至室温。

本实施例高延展性的EH420级别船板钢组织为软相铁素体和硬相贝氏体，其中软相铁素体体积分数为72%，硬相贝氏体体积分数为28%；力学性能指标见表2。

表1实施例1-8 EH420级别船板钢的化学成分组成及其质量百分含量（%）

表1中成分余量为铁和不可避免的杂质。

表2实施例1-8 EH420级别船板钢的力学性能指标

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。