低碳当量高韧性正火态特厚钢板的开发.docVIP

低碳当量高韧性正火态特厚钢板的开发 王彦锋 杨永达 李春智 姜中行 (首钢技术研究院，北京 100043) 摘 要 清洁能源需求和蕴藏在近海风能具有韧性、焊性 引言 现代社会对清洁能源需求和蕴藏在近海风能海洋能源设备主要利用潮汐、海流、波浪及海水温差进行能源开发，除要经受风、浪、流的冲击外，还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境力的作用。特征必须具有韧性、抗层状撕裂焊性等。 [1-2]，细化晶粒；采用Cu的时效析出强化作用提高钢板强度[3]，特别是可改善特厚板心部强度。 1.2 工艺设计 由于该钢种在特殊服役条件下的规格和性能要求，采用300-400mm厚度的连铸坯和正火处理来保证钢板质量具有较大的优势。因此该系列钢板的工艺路线为：铁水预处理→100吨顶底复吹转炉→LF炉精炼→RH真空→400mm厚板坯连铸→加热炉→除鳞→4300mm轧→精整→探伤→正火→检验→发货。,粗轧过程中尽可能提高粗轧道次压下率,提高坯料心部形变量；另一方面,减少精轧阶段变形量，以减少低温形变对厚度方向组织不均匀的影响，精轧阶段主要起控制钢板尺寸精度的作用；为了提高特厚钢板心部横向低温冲击值，需要合理选择坯型，控制展宽比；轧制后钢板通过正火热处理，改善钢板厚度方向组织均匀性和心部冲击韧性。 2．试验结果 2.1试制成分和工艺 表1 试制钢板的典型成分 钢种牌号 C% Si% Mn% P% S% Nb% Ti% Cu% Ceq% S355G8+N 0.1 0.35 1.45 0.012 0.003 适量 适量 适量 0.38 试制工艺：粗轧开轧温度1050～1100℃之间,精轧待温厚度大于成品板厚度20mm，再轧温度850～900℃,终轧温度800～850℃之间，钢板空冷后堆垛，探伤合格后进行正火处理，正火温度870-900℃，保温1.4min/mm。 2.2试制结果 在钢板1/4处取横向拉伸试样，在钢板心部取横向冲击试样，在0℃，-20℃，-40℃，-60℃下进行系列冲击。钢板屈服强度在375-416MPa之间，抗拉强度在488-513MPa之间，-60℃心部冲击功在124-209J之间，Z向断面收缩率48.5-79%之间，满足Z35的要求，典型性能指标如表2所示。 表2 钢板力学性能 规格/mm ReH/MPa Rm/MPa A/% -60℃心部Akv/J Z向 60 416 509 36.5 183 70.0 67.5 70.0 70 395 505 34.0 173 61.5 67.5 59.0 90 390 503 32.5 146 56.5 54.5 62.5 图1为钢板心部横向冲击结果,显示开发钢的韧脆转变温度在-60℃以下。 图1 典型规格钢板韧脆转变温度曲线图2为厚90mm 钢板的表面及心部组织钢板表面及心部组织为铁素体+珠光体正火后表面、1/4和心部晶粒得到细化，组织均匀，钢板1/4和心部晶粒度均在10级左右。对Z向拉伸试样进行扫描断口分析，图2-C为断口宏观 （a）1/4位置金相 （b）1/2位置金相 （c）Z向拉伸断口宏观形貌 （d）Z向拉伸断口微观形貌 图2 试制的90mm厚钢板正火组织 形貌，断口边部有明显剪切唇，图2-D为断口微观形貌，断口内有大量的韧窝，未发现大颗粒硫化物存在，断口是典型的韧性断裂，Z向断面收缩率较高。,未随钢板厚度增加而明显降低；生产的低碳当量高韧性正火态特厚钢板的综合性能优良。 3讨论 3.1铜在厚规格正火态钢板生产中的作用 为了满足用户较严格的焊接性能（碳当量≤0.40%，Pcm≤0.21%）和Cu在慢冷下析出多，弥补心部组织的强度，保证钢板在正火处理后具有良好的强度指标要求。 图3 钢板中铜的析出行为 图4 低碳当量含铜钢板性能对比钢板在轧制工艺中，充分利用再结晶轧制技术在提高各因素中，晶粒的细化实现钢坯心部晶粒组织的充分碎化和缺陷的最大限度焊合，道次变形量越大，奥氏体晶粒尺寸越细小。因此在成分体系均已确定的情况下，提高转钢后纵轧阶段的总压下率，提高再结晶区轧制道次压下率，为后续相变累计形变能图5。另图6）。 图 130mm特厚板优化的轧制规程 图6 展宽比与心部横向冲击韧性的关系Fig.5 130mm heavy plate optimized rolling schedule Fig.6 The relationship between the broadening of the lateral impact toughness in core of plates 4．结论 （1）在低合金钢成分基础上添加Nb、Ti