技術領域

本發明屬于高強韌鋼板生產技術，具體涉及一種低溫高韌性V-N合金化船板鋼的生產技術。

背景技術

船板鋼是中厚板的主要品種之一，造船、海洋石油產業的不斷發展以及船舶向大型化、高速化方向發展的趨勢使得對高強度、高韌性船板鋼的需求日益增加；同時，隨著世界經濟的發展和貿易的增長，人們對低成本的船舶運輸方式的需求持續增長。而為了滿足船舶在各種條件下的服役性能，人們對船板鋼性能的要求也愈加苛刻；一般強度的船板已經不能滿足船體的需要，具有高強度、高韌性、高質量等級的E、F級船板的應用比例正在不斷提高。對船板鋼性能的要求主要為：具有強度σ_s和σ_b的匹配及穩定性、足以經受船體在航行過程中或突發事故中裂紋擴展和抗脆性斷裂的韌性和塑性儲備、具有良好的低溫韌性、焊接性能和耐海水腐蝕性能，以保證船舶在建造和行駛中的可靠性與安全性。為此，各大船板鋼生產商紛紛致力于具有較高強度與較好低溫韌性的船板鋼的開發和應用，并掀起了對此類船板鋼成分和生產工藝的研究熱潮。可以預見未來船板鋼的發展趨勢為：高技術含量、高附加值的高等級船板鋼的需求量將大幅度增加；規格及尺寸精度的要求將更高；質量將進一步提高；品種將進一步增多。

具有高技術含量、高附加值的高等級船板鋼在未來造船業的發展中將具有廣闊的應用前景，但是，由于目前應用的各種船板鋼本身或其相應的制備工藝方面均存在不足，尚不能完全滿足造船業對高品質船板鋼的需求。

在生產工藝方面，現有船板鋼的生產廣泛采用控軋控冷技術。提高強度和韌性的方法主要是通過合理設計合金元素含量和控軋控冷參數等實現相變強化、細晶強化和亞晶強化等強化機制。但是由于控軋控冷生產流程繁多，生產工藝復雜，對鋼板的控制要求嚴格，尤其是軋制過程以及冷卻過程需要進行精確控制，所以使產品合格品率較低，產品質量波動較大，生產效率低下等問題。

近年來，在船板鋼的制備方面取得了一定成果，而且相關專利也有公開報導。

如：公開號為CN101701326A的專利公開了一種屈服強度355MPa級高韌性大厚度船板鋼，其-20℃的沖擊功達到100J以上，但是其化學成分含有貴重的合金元素Mo、Ni等。造成生產成本較高。

公開號為CN101876033A的專利公開了一種低溫高韌性船板鋼，該專利所公開的船板鋼，其低溫沖擊韌性較高，-60℃縱向沖擊功可達250J以上，但是其抗拉強度較低，約為480MPa。遠不能滿足現代大型船舶的需求。

公開號為CN102199724A的專利公開了一種屈服強度355MPa合金減量型船板鋼，該專利公開的船板鋼，抗拉強度較高，但是其低溫沖擊韌性偏低，-20℃夏氏沖擊功最低為34J。

發明內容

針對以上現有船板鋼存在的問題，本發明基于V-N微合金化理論對現有船板鋼成分進行重新設計，充分發揮V、N元素在船板鋼中的強化作用；通過對合金元素存在形態、強化方式的全新控制，實現船板鋼生產過程中的低溫加熱、高溫軋制、取消了合金元素Nb的加入，從而與傳統的生產工藝一起形成兩套不同的生產體系，根據原材料的市場形勢，靈活選用不同的體系，可以靈活提升利潤空間。

本發明的目的在于提供一種制備低溫高韌性船板的新型工藝，本發明的主要技術方案為：

1、一種低溫高韌性V-N合金化船板鋼的化學成分，按照重量百分比為：C?0.055%~0.15%，Si?0.1%~0.25%，?Mn?1.55%~1.65%，?V?0.035%~0.045%，Ti?0.003%~0.013%，?N?0.006%~0.0095%，P≤0.02%，S≤0.02%，Als?≤0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質。

下面對本發明中各化學成分的作用做詳細介紹。

C：是微合金鋼中主要強化元素，是提高鋼板淬透性的主要元素；其含量偏低時會使碳化物等的生成量降低，影響軋制時細化晶粒的效果。當含量偏高時，對鋼板的低溫韌性與焊接性能不利。因此綜合考慮成本、性能等因素，本發明控制C的范圍為0.055%~0.15%。

Si：能夠促進鋼水脫氧并提高鋼板的強度，在鋼中固溶能力較強，可以起到一定的強化作用，但含量過高會嚴重損害鋼板的低溫韌性和焊接性能。因此本發明控制Si含量在0.1%~0.25%，其作用還在于在煉鋼的過程有利于鋼水純凈化。

Mn：適當的Mn可以延緩鋼種鐵素體和珠光體轉變，大幅增加鋼種淬透性，降低鋼材脆性轉變溫度，改善沖擊韌性。本發明控制Mn的范圍為1.55%~1.65%。