本發(fā)明涉及微合金化鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、船舶制造過程中，需要采用大量使用微合金鋼船板，船板在制造船體過程中涉及需要進行調(diào)形、焊接、和火工處理，而普通微合金鋼船板焊后火工強度易下降，部分鋼板采用火工調(diào)形，但調(diào)形過程難度較大。薄規(guī)格開平板在船體船板拼接過程中拼板焊接工作量大，焊接變形問題突出，變形后火工調(diào)形任務(wù)重，在常規(guī)高強船板調(diào)形過程中存在難調(diào)形等問題。其中屈強比表征材料均勻變形的能力，由塑性變形至最后斷裂過程的形變?nèi)萘?，亦是抵抗從屈服到塑性變形的一種能力，較低的屈強比有良好的塑性變形能力，有利于變形后火工矯正，且矯正操作性大，不易變形失控，對于船體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有良好的保證作用。

2、專利號cn200910084428.8公開了一種利用熱連軋寬帶鋼軋機生產(chǎn)船體結(jié)構(gòu)用鋼板的方法，屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域。利用2250mm寬熱連軋寬帶鋼軋機和開平矯直工藝生產(chǎn)1500～2100mm寬、3～20mm厚的船體結(jié)構(gòu)用鋼板，代替同規(guī)格中厚板軋機的產(chǎn)品。鐵水經(jīng)過脫硫處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、精練處理后，再進行連鑄；板坯經(jīng)過再加熱、粗軋、精軋、層流冷卻后，進行卷曲；鋼卷經(jīng)過開卷、粗矯直、切邊、精矯直后，再進行定尺橫切，最后獲得滿足生產(chǎn)需要的船體結(jié)構(gòu)用鋼板。通過采用大矯直力來優(yōu)化鋼卷的矯直工藝，極大的改善了矯直船板中殘余應(yīng)力的分布，使得開平船板切割下料后變形小、不同厚度船板間的焊接變形小，完全滿足現(xiàn)場下料對平直度的要求，適合船舶建造的要求。

3、cn200910312341.1公開了一種低溫高韌性船板鋼，其成分質(zhì)量百分比為：c：≤0.16％、si：0.10％～0.50％、mn：0.90％～1.60％、p：≤0.025％、s：≤0.025％、ni：≤0.80％、cr：≤0.20％、cu：≤0.35％、mo：≤0.08％、nb：≤0.05％、ti：≤0.02％，其余為fe和不可避免雜質(zhì)，經(jīng)電爐冶煉、lf爐外精煉、vd爐真空處理、澆鑄、加熱、控制軋制、矯直、拋丸、淬火、正火、切割，制得成品鋼板。本發(fā)明鋼板的化學(xué)成分設(shè)計合理，且成本低，生產(chǎn)的鋼板厚度大，達110mm，鋼板強度高，re≥350mpa，rm≥480mpa，a5/％≥35，低溫沖擊韌性良好，-60℃縱向沖擊功≥250j。該鋼的生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量波動小。

4、cn200910259321.2公開了一種具有超高強度和沖擊韌性的船板鋼成分及其制備方法。該船板鋼包含的組分及其重量百分比分別為：0.03～0.05％c、0.20～0.30％si、0.80～0.90％mn、0.03～0.04％al、1.6～1.8％ni、1.1～1.3％cu、0.4～0.6％cr、0.4～0.6％mo、0.03～0.05％nb、0.01～0.02％ti、p≤0.01％、s≤0.005％，以及余量的fe和雜質(zhì)。該方法為：將與上述船板鋼組分相同的連鑄板坯依次進行加熱、保溫、熱軋，再經(jīng)熱處理形成成品船板鋼。本發(fā)明的船板鋼具有良好的強度和低溫韌性匹配，力學(xué)性能及焊接性能優(yōu)異，且制造工藝靈活、柔性化。本發(fā)明適于在造船工業(yè)，特別是強度和低溫韌性要求苛刻且具有可焊性的船板制造工藝中應(yīng)用。

5、cn201010266527.0公開了一種超高強船板鋼及其生產(chǎn)方法，板坯成分為：c?0.02-0.09％，si?0.1-0.4％，mn?0.5-1.6％，alt?0.01-0.04％，nb?0.02-0.05％，ti?0.008-0.02％，cr?0.3-0.7％，mo?0.2-0.5％，ni?0.5-1％，cu?0.2-1％，p＜0.013％，s＜0.005％，o＜0.0012％，n＜0.0045％，h＜0.00015％，其余為fe和不可避免雜質(zhì)。生產(chǎn)方法為：220-300mm厚板坯軋前加熱溫度為1250℃；粗軋開軋溫度為≥1100℃；精軋開軋溫度≤910℃，精軋終軋溫度870-890℃；軋制鋼板厚度10-60mm。精軋后快速進入acc控冷，冷速8-12℃/s；返紅溫度：650-680℃?；鼗饻囟?00-680℃，時間90-180min。本發(fā)明產(chǎn)品具備良好的綜合力學(xué)性能。

6、cn201110103197.8公開了一種屈服強度355mpa合金減量型船板鋼及其制備工藝。該船板鋼包含按重量百分比計的如下成分：c?0.13～0.18％、si?0.10～0.35％、mn0.90～1.30％、nb?0.01～0.022％、ti?0.009～0.02％、al?0.01～0.04％、p≤0.020％、s≤0.010％以及、fe和雜質(zhì)。其制備工藝為：將與上述船板鋼組分相同的連鑄坯依次進行加熱、保溫、熱軋、冷卻直接形成成品船板鋼，即以控軋控冷(tmcp)狀態(tài)交貨。本發(fā)明的船板鋼屈服強度大于355mpa，具有良好的低溫(-20℃)沖擊韌性，最大厚度為40mm。本發(fā)明適用于船舶及海洋石油平臺，特別是對強度和低溫韌性要求較高，同時要求具有良好焊接性能的船板制造工藝中應(yīng)用。

7、cn201210219005.4公開了一種正火型低成本厚規(guī)格船板鋼及其生產(chǎn)方法，鋼板的化學(xué)成分按重量百分比為c：≤0.21％、si：≤0.35％、mn：0.60～1.20％、p：≤0.015％、s：≤0.005％、o：≤0.0040％、n≤0.0060％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。制造方法是：采用經(jīng)過脫硫預(yù)處理的鐵水和廢鋼作為原料，經(jīng)過冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻、正火熱處理等工序得到船體用鋼板。其優(yōu)點是：具有良好的強塑性匹配，優(yōu)良的低溫沖擊韌性，且生產(chǎn)成本低，最大厚度規(guī)格達100mm。

8、cn201210552472.9公開了一種355mpa級船板鋼的超快冷制備方法。本發(fā)明方法是：首先按照設(shè)定化學(xué)組分冶煉鋼水，將鋼水澆鑄成坯，并將坯料加熱軋制成連鑄板坯，將連鑄板坯加熱進行粗軋，然后進行精軋，精軋開軋溫度為950～1000℃，終軋溫度為900～950℃，壓下率≥50％，得到鋼板，對鋼板采用超快速冷卻工藝，以40～50℃/s冷卻到700～750℃，然后采用層流冷卻，以8～15℃/s的速度冷卻到600～650℃，最后空冷至室溫，得到屈服強度≥355mpa，抗拉強度490～630mpa，-40℃夏氏沖擊功≥34j，標準拉伸樣的延伸率≥22％的355mpa級船板鋼。本發(fā)明通過軋后的超快速冷卻和層流冷卻，實現(xiàn)高溫控軋，提高了軋制效率，降低軋機負荷，更好的實現(xiàn)減量化生產(chǎn)。

9、但是以上發(fā)明專利均不能完全滿足用于船舶結(jié)構(gòu)用微合金鋼在火工和調(diào)形方面的問題，因此急需開發(fā)一種尤其適應(yīng)于船體結(jié)構(gòu)用抗火工、易調(diào)形、低屈強比、高強船板。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對熱連軋高強開平板存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用，所得開平板高強高韌，屈強比低，有利于變形后火工矯正，焊后局部板形好調(diào)形，用作船板提高了船板的高溫抗火工和客戶端可調(diào)形性能。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明公開了一種抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板，開平板的化學(xué)成分按重量百分比計為：c?0.10％～0.18％、si≤0.095％、mn?0.8％～1.50％、p≤0.020％、s≤0.010％、ti?0.010％～0.025％、nb?0.005％～0.025％、al?0.015～0.060％，mg?0.0002％～0.0022％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

4、按上述方案，所述開平板的屈服強度reh/rp0.2≥390mpa，抗拉強度rm?510～630mpa，屈強比≤0.79，伸長率≥21，沖擊≥34j。優(yōu)選地，所述沖擊為低溫沖擊，即0℃、-20℃、-40℃、-60℃不同溫度下的沖擊≥34j。

5、按上述方案，所述開平板的水平度≤3mm/m。

6、本發(fā)明鋼中各合金成份的作用機理如下：

7、本發(fā)明的碳(c)含量為0.10％～0.18％，碳是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素之一，是鋼中珠光體形成的主要合金元素，同時可以與鋼中ti、nb等作用形成微合金碳化物，起到析出強化作用。由于本發(fā)明鋼中含有一定的nb和ti，需要一定的碳含量與之形成nbc，tic，因此，將碳含量限定在0.08～0.18％，既可提高鋼的強度，又可以穩(wěn)定高溫下珠光體數(shù)量和體積分數(shù)，確保高溫加熱下力學(xué)強度，尤其適用于降低高溫火工對性能的影響。

8、本發(fā)明的錳(mn)含量為0.8％～1.50％，可降低奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體的相變溫度，擴大熱加工溫度區(qū)域，有利于板形控制，有利于細化鐵素體晶粒尺寸，提高鋼的屈服強度和抗拉強度。

9、本發(fā)明的磷(p)含量≤0.020％、硫(s)含量≤0.010％。磷在鋼中具有容易造成偏析、降低沖擊性能等不利影響。硫易與錳結(jié)合生成mns夾雜，影響鋼的沖擊性能和塑性。因此，本發(fā)明應(yīng)盡量減少磷、硫元素對鋼性能的不利影響，通過對鐵水進行深脫硫預(yù)處理等手段，控制磷、硫含量，從而減輕其不利影響。

10、本發(fā)明的硅(si)含量≤0.095％：si固溶于鋼中，適度的si起固溶強化作用，當(dāng)硅含量過高時會導(dǎo)致材料表面起灰問題，為此為了保證鋼板表面光潔，控制鋼中si≤0.095％。

11、本發(fā)明選擇鈦(ti)含量為0.010％～0.025％，鈦是一種強烈的碳化物和氮化物形成元素，在鋼重新加熱及高溫奧氏體區(qū)粗軋過程中阻止奧氏體晶粒長大，在鋼板軋制冷卻析出的細小彌散tic可以起到顯著的析出強化效果，因此，本發(fā)明鋼采用一定的ti含量，從而有效的提高鋼板強度；此外一定的ti含量對鋼板焊接過程中晶粒粗化抑制作用。

12、本發(fā)明選擇鎂(mg)含量為0.0002％～0.0022％，mg是一種微合金和參與夾雜物處理改性元素，煉鋼過程中鋁脫氧會產(chǎn)生大量硬性al2o3夾雜，al2o3夾雜極易聚集成簇長大，并在軋制后成軋向分布，嚴重危害鋼的力學(xué)、腐蝕、疲勞性能。本發(fā)明采用mg和ti、mn、s等元素復(fù)合作用，對al2o3夾雜微合金改性處理，降低大尺寸al2o3夾雜物尺寸和類型。在煉鋼過程，形成小的、硬的和尖晶石型的硬相氧化物，并在鋼水凝固過程中，軟相硫化物包裹硬相氧化物，這類彌散分布的小尺寸硬核軟界面夾雜物，大幅改善鋼的力學(xué)、腐蝕和疲勞性能，也在一定程度上降低了屈強比。在應(yīng)用端焊接或火工過程中，也有利于抑制組織粗大，改善強韌性。

13、本發(fā)明的鈮(nb)含量為0.005％～0.035％，微量的鈮能顯著細化晶粒并提高本發(fā)明鋼的抗拉強度。鈮在控軋過程中，可以提高鋼的再結(jié)晶溫度，降低軋機負荷，有利于板形控制。同時通過抑制再結(jié)晶和阻止晶粒長大，可細化奧氏體晶粒尺寸。在軋后冷卻過程中，nbc和nbn微小質(zhì)點析出，可起沉淀強化的作用。

14、本發(fā)明的鋁(al)含量為0.015～0.060％，其主要作用是脫去鋼水中的氧(o)，防止鈦被氧化而失效，微量的al還有一定細化晶粒的作用。

15、本發(fā)明的性能設(shè)計屈服強度reh/rp0.2≥390mpa，抗拉rm?510～630mpa，屈強比≤0.79，伸長率≥21，(0℃、-20℃、-40℃、-60℃)不同溫度沖擊≥34j，可以滿足355mpa、395mpa級ah、dh、eh、fh等多個牌號高強高韌船板。

16、本發(fā)明還提供一種上述抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板的生產(chǎn)方法，步驟包括冶煉、板坯加熱、熱連軋、層流冷卻、卷取和矯直橫切。

17、按上述方案，板坯加熱步驟中，板坯加熱溫度設(shè)定為1150～1250℃，保溫1～3小時，通過高溫加熱，使合金元素充分固溶，有效提高鋼板強度，同時可使板坯溫度均勻。

18、按上述方案，熱連軋步驟中，粗軋結(jié)束溫度為950～1050℃，壓下率70％～90％，通過高溫下大變形，使原始奧氏體晶粒充分再結(jié)晶，是晶粒均勻細小，降低由組織不均造成的組織應(yīng)力。精軋終軋溫度為810～900℃。

19、按上述方案，層流冷卻步驟中，鋼板軋后采用冷層流冷卻，通過控制組織轉(zhuǎn)變確保力學(xué)性能，同時通過均勻冷卻確保整卷的力學(xué)均勻和板形質(zhì)量。

20、按上述方案，卷取步驟中，卷取溫度為550～700℃。

21、按上述方案，矯直橫切步驟中，對鋼卷進行矯直、切板，處理后鋼板不平度達到水平度≤3mm/m。

22、提供一種上述抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板作為船板在船體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

23、本發(fā)明的有益效果如下：

24、1.本發(fā)明提供了一種抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板，采用了中高碳低硅微鈮鎂合金體系，具有高強高韌、屈強比低的特點，可以滿足355mpa、395mpa級ah、dh、eh、fh等多個牌號高強高韌船板。

25、2.本發(fā)明提供一種抗火工易調(diào)形熱連軋高強開平板的生產(chǎn)方法，通過c-si-mn-nb-mg-ti的合金成分設(shè)計，在冶煉過程中進行夾雜物核殼處理(硬軟相)提高鋼板止裂增韌性能，同時結(jié)合下游“板坯加熱、熱軋、矯直橫切工藝”，生產(chǎn)出高表面光潔度、不平度≤3mm高板形和低屈強比高強高韌船板，解決了熱連軋高強開平船板焊接變形大、抗高溫火工、焊后局部板形好調(diào)形問題。