本發(fā)明屬于黑色冶金制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

船舶和海工是海洋鋼結(jié)構(gòu)物的兩大體系，其制造需要大量的鋼鐵材料，鋼材占其建造成本的20%～30%，船體用鋼占其總重量的60%。船舶用鋼主要是船體結(jié)構(gòu)用鋼板，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)建立了比較完備的船舶與海工用鋼體系，鋼級(jí)涵蓋了早期大型船體采用的一般強(qiáng)度鋼和現(xiàn)在海工設(shè)備常采用的焊接結(jié)構(gòu)用超高強(qiáng)度鋼。

焊接是船體制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，約占船舶制造成本的17%。隨著船板厚度規(guī)格的增加，開(kāi)發(fā)具有高焊接熱輸入適應(yīng)性的鋼板用以提高焊接效率成為船體建造需重點(diǎn)解決的問(wèn)題。提高焊接熱輸入，必須解決熱影響區(qū)（haz）韌性降低的問(wèn)題。提高熱影響區(qū)韌性的方法包括采用低碳當(dāng)量的成分設(shè)計(jì)、細(xì)化haz晶粒尺寸及改善熱影響區(qū)晶內(nèi)組織、優(yōu)化tmcp軋制工藝等。目前，國(guó)內(nèi)外解決大線(xiàn)能量焊接熱映區(qū)韌性下降問(wèn)題主要采用氧化物冶金技術(shù)，利用彌散分布的微米級(jí)夾雜，改善焊接接頭熱影響區(qū)韌性，通常需要窄窗口控制脫氧方式、嚴(yán)格控制精煉時(shí)長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40及其生產(chǎn)方法；本發(fā)明通過(guò)提供一種短流程生產(chǎn)工序，采用“鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→爐后脫氧合金化→連鑄→加熱→粗軋→精軋→超快冷”工藝路徑，避免鋼水二次精煉，成分設(shè)計(jì)上采用nb、ti復(fù)合合金化，開(kāi)發(fā)出的eh40船板具有細(xì)小晶粒組織和優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，即高強(qiáng)度、良好的低溫韌性、可承受最大熱輸入值150kj/cm。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種可大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40，所述高強(qiáng)船板e(cuò)h40的化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：c：0.08～0.12%，mn：1.40～1.80%，si：0.15～0.35%，al：0.020～0.040%，s≤0.01%，p≤0.02%，ti≥0.010%，nb≥0.030，ni≥0.1%，其余為fe和痕量雜質(zhì)元素。

本發(fā)明所述高強(qiáng)船板e(cuò)h40化學(xué)成分中，ti：0.015～0.025%，nb：0.030～0.040%，ni：0.15～0.3%。

本發(fā)明所述高強(qiáng)船板e(cuò)h40厚度規(guī)格為8～50mm，抗拉強(qiáng)度為530～570mpa，屈服強(qiáng)度405～425mpa，斷后伸長(zhǎng)率30～35%，可承受最大線(xiàn)能量輸入值為150kj/cm。

本發(fā)明所述生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后脫氧合金化、連鑄、粗軋、精軋、超快冷工序；所述鐵水預(yù)處理工序，為了避免二次精煉造成的能源消耗、夾雜物聚集長(zhǎng)大及生產(chǎn)節(jié)奏緊張的影響，終點(diǎn)硫含量s≤0.003%，扒渣后鋼水裸露面積占鋼包界面≥2/3。

本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，終點(diǎn)c：0.035～0.050%，終點(diǎn)溫度t≥1650℃，終點(diǎn)p≤0.010%。

本發(fā)明所述爐后脫氧合金化，轉(zhuǎn)爐出鋼1/4開(kāi)始加入硅鐵0.10～0.15㎏/噸鋼預(yù)脫氧，硅錳9.0～10.0㎏/噸鋼合金化，加入鈦鐵時(shí)保證氧位處于30～50ppm；出鋼后快速調(diào)整其它元素含量，成分合格后鋼包靜置3～5min，吊運(yùn)至連鑄平臺(tái)。

本發(fā)明所述連鑄工序，二冷區(qū)采用電磁攪拌+重壓下功能，電磁攪拌電流340～350a，頻率5～6hz，重壓下壓下量30～35mm；中間包過(guò)熱度15～25℃，有效改善鑄坯內(nèi)部疏松、偏析質(zhì)量問(wèn)題。

本發(fā)明所述粗軋工序，粗軋采用4道次全縱軋，開(kāi)軋溫度≥1050℃，粗軋階段單道次壓下率≥20%。

本發(fā)明所述精軋工序，精軋采用6道次，精軋二次開(kāi)軋溫度≤820℃，精軋終軋溫度750～820℃。

本發(fā)明所述超快冷工序，開(kāi)冷溫度≤690℃，終冷溫度450～650℃。

本發(fā)明高強(qiáng)船板e(cuò)h40取樣及檢測(cè)方法參考gb/t2975《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》、gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》及gb/t229《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明采用c-mn-nb-ti成分體系，nb-ti復(fù)合微合金化，減少二次精煉工序，工藝穩(wěn)定，有效的降低了生產(chǎn)成本。2、本發(fā)明通過(guò)合理的控制脫氧、微合金化方式，大大改善了鋼板大線(xiàn)能量焊接接頭熱影響區(qū)韌性。3、本發(fā)明利用鋼中彌散分布的微米級(jí)夾雜物改善焊接性能，可生產(chǎn)8～50mm厚度規(guī)格高強(qiáng)船板e(cuò)h40。4、高強(qiáng)船板e(cuò)h40抗拉強(qiáng)度為530～570mpa，屈服強(qiáng)度405～425mpa，斷后伸長(zhǎng)率30～35%，可承受最大線(xiàn)能量輸入值為150kj/cm，焊接熱影響區(qū)-40℃沖擊功值50～84j。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40及其生產(chǎn)方法如下所述。

本高強(qiáng)船板e(cuò)h40化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：c：0.08%，mn：1.55%，si：0.20%，al：0.025%，s：0.005%，p：0.010%，ti：0.015%，nb：0.040%，ni：0.2%，其余為fe和痕量雜質(zhì)元素；厚度為30mm。

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后脫氧合金化、連鑄、粗軋、精軋、超快冷工序，具體步驟如下：

1)鐵水預(yù)處理工序：鐵水預(yù)處理終點(diǎn)硫含量：s：0.003%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面3/4。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉工序：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)：c：0.05%、p：0.008%，終點(diǎn)溫度1670℃。

3）爐后脫氧合金化工序：出鋼1/4加入硅鐵0.10㎏/噸鋼預(yù)脫氧，硅錳9.5㎏/噸鋼合金化，加入鈦鐵時(shí)氧位45ppm；出鋼后快速調(diào)整其它元素含量，成分合格后鋼包靜置5min，吊運(yùn)至連鑄平臺(tái)。

4）連鑄工序：連鑄二冷區(qū)電磁攪拌電流350a，頻率5hz，二冷區(qū)重壓壓下量35mm；中間包過(guò)熱度25℃。

5）粗軋工序：粗軋采用4道次全縱軋，粗軋開(kāi)軋溫度1058℃，單道次壓下率20%。

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開(kāi)軋溫度805℃，終軋溫度760℃。

7）超快冷工序：超快冷開(kāi)冷溫度680℃，終冷溫度550℃。

本eh40鋼板經(jīng)檢驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度為550mpa，屈服強(qiáng)度425mpa，斷后伸長(zhǎng)率30%，-40℃沖擊功（縱向）值150j，138j，120j。焊接熱模擬熱輸入值150kj/cm，熱影響區(qū)-40℃沖擊功值62j，84j，70j。

實(shí)施例2

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40及其生產(chǎn)方法如下所述。

本高強(qiáng)船板e(cuò)h40化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：c：0.09%，mn：1.45%，si：0.22%，al：0.035%，s：0.004%，p：0.012%，ti：0.020%，nb：0.030%，ni：0.3%，其余為fe和痕量雜質(zhì)元素；厚度為40mm。

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后脫氧合金化、連鑄、粗軋、精軋、超快冷工序，具體步驟如下：

1)鐵水預(yù)處理工序：鐵水預(yù)處理終點(diǎn)硫含量：s：0.002%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面2/3。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉工序：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)：c：0.04%、p：0.006%，終點(diǎn)溫度1680℃。

3）爐后脫氧合金化工序：出鋼1/4加入硅鐵0.12㎏/噸鋼預(yù)脫氧，硅錳9.0㎏/噸鋼合金化，加入鈦鐵時(shí)氧位35ppm；出鋼后快速調(diào)整其它元素含量，成分合格后鋼包靜置5min，吊運(yùn)至連鑄平臺(tái)。

4）連鑄工序：連鑄二冷區(qū)電磁攪拌電流350a，頻率5hz，二冷區(qū)重壓壓下量35mm；中間包過(guò)熱度25℃。

5）粗軋工序：粗軋采用4道次全縱軋，粗軋開(kāi)軋溫度1050℃，單道次壓下率20%。

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開(kāi)軋溫度820℃，終軋溫度780℃。

7）超快冷工序：超快冷開(kāi)冷溫度670℃，終冷溫度520℃。

本eh40鋼板經(jīng)檢驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度為530mpa，屈服強(qiáng)度405mpa，斷后伸長(zhǎng)率32%，-40℃沖擊功（縱向）值132j，128j，110j。焊接熱模擬熱輸入值150kj/cm，熱影響區(qū)-40℃沖擊功值52j，64j，50j。

實(shí)施例3

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40及其生產(chǎn)方法如下所述。

本高強(qiáng)船板e(cuò)h40化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：c：0.12%，mn：1.40%，si：0.15%，al：0.020%，s：0.01%，p：0.02%，ti：0.025%，nb：0.030%，ni：0.15%，其余為fe和痕量雜質(zhì)元素；厚度為8mm。

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后脫氧合金化、連鑄、粗軋、精軋、超快冷工序，具體步驟如下：

1)鐵水預(yù)處理工序：鐵水預(yù)處理終點(diǎn)硫含量：s：0.0025%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面4/5。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉工序：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)：c：0.035%、p：0.010%，終點(diǎn)溫度1650℃。

3）爐后脫氧合金化工序：出鋼1/4加入硅鐵0.15㎏/噸鋼預(yù)脫氧，硅錳10.0㎏/噸鋼合金化，加入鈦鐵時(shí)氧位30ppm；出鋼后快速調(diào)整其它元素含量，成分合格后鋼包靜置3min，吊運(yùn)至連鑄平臺(tái)。

4）連鑄工序：連鑄二冷區(qū)電磁攪拌電流340a，頻率6hz，二冷區(qū)重壓壓下量30mm；中間包過(guò)熱度15℃。

5）粗軋工序：粗軋采用4道次全縱軋，粗軋開(kāi)軋溫度1065℃，單道次壓下率25%。

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開(kāi)軋溫度810℃，終軋溫度750℃。

7）超快冷工序：超快冷開(kāi)冷溫度690℃，終冷溫度450℃。

本eh40鋼板經(jīng)檢驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度為570mpa，屈服強(qiáng)度415mpa，斷后伸長(zhǎng)率35%，-40℃沖擊功（縱向）值142j，131j，114j。焊接熱模擬熱輸入值150kj/cm，熱影響區(qū)-40℃沖擊功值55j，70j，58j。

實(shí)施例4

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板e(cuò)h40及其生產(chǎn)方法如下所述。

本高強(qiáng)船板e(cuò)h40化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為：c：0.10%，mn：1.80%，si：0.35%，al：0.040%，s：0.007%，p：0.010%，ti：0.018%，nb：0.035%，ni：0.15%，其余為fe和痕量雜質(zhì)元素；厚度為50mm。

本大線(xiàn)能量焊接高強(qiáng)船板的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后脫氧合金化、連鑄、粗軋、精軋、超快冷工序，具體步驟如下：

1)鐵水預(yù)處理工序：鐵水預(yù)處理終點(diǎn)硫含量：s：0.0015%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面2/3。

2）轉(zhuǎn)爐冶煉工序：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)：c：0.045%、p：0.006%，終點(diǎn)溫度1660℃。

3）爐后脫氧合金化工序：出鋼1/4加入硅鐵0.14㎏/噸鋼預(yù)脫氧，硅錳9.8㎏/噸鋼合金化，加入鈦鐵時(shí)氧位50ppm；出鋼后快速調(diào)整其它元素含量，成分合格后鋼包靜置5min，吊運(yùn)至連鑄平臺(tái)。

4）連鑄工序：連鑄二冷區(qū)電磁攪拌電流350a，頻率5hz，二冷區(qū)重壓壓下量35mm；中間包過(guò)熱度25℃。

5）粗軋工序：粗軋采用4道次全縱軋，粗軋開(kāi)軋溫度1055℃，單道次壓下率23%。

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開(kāi)軋溫度820℃，終軋溫度820℃。

7）超快冷工序：超快冷開(kāi)冷溫度685℃，終冷溫度650℃。

本eh40鋼板經(jīng)檢驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度為545mpa，屈服強(qiáng)度420mpa，斷后伸長(zhǎng)率31.5%，-40℃沖擊功（縱向）值145j，135j，116j。焊接熱模擬熱輸入值150kj/cm，熱影響區(qū)-40℃沖擊功值58j，74j，65j。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。