本發明屬于黑色冶金制造技術領域，具體涉及一種可大線能量焊接高強船板eh40及其生產方法。

背景技術：

船舶和海工是海洋鋼結構物的兩大體系，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構用鋼板，經過多年的發展，我國已經建立了比較完備的船舶與海工用鋼體系，鋼級涵蓋了早期大型船體采用的一般強度鋼和現在海工設備常采用的焊接結構用超高強度鋼。

焊接是船體制造的關鍵環節，約占船舶制造成本的17%。隨著船板厚度規格的增加，開發具有高焊接熱輸入適應性的鋼板用以提高焊接效率成為船體建造需重點解決的問題。提高焊接熱輸入，必須解決熱影響區（haz）韌性降低的問題。提高熱影響區韌性的方法包括采用低碳當量的成分設計、細化haz晶粒尺寸及改善熱影響區晶內組織、優化tmcp軋制工藝等。目前，國內外解決大線能量焊接熱映區韌性下降問題主要采用氧化物冶金技術，利用彌散分布的微米級夾雜，改善焊接接頭熱影響區韌性，通常需要窄窗口控制脫氧方式、嚴格控制精煉時長。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種可大線能量焊接高強船板eh40及其生產方法；本發明通過提供一種短流程生產工序，采用“鐵水預處理→轉爐→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，成分設計上采用nb、ti復合合金化，開發出的eh40船板具有細小晶粒組織和優異的綜合力學性能，即高強度、良好的低溫韌性、可承受最大熱輸入值150kj/cm。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種可大線能量焊接高強船板eh40，所述高強船板eh40的化學成分及質量百分含量為：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和痕量雜質元素。

本發明所述高強船板eh40化學成分中，ti：0.015～0.025%，nb：0.030～0.040%，ni：0.15～0.3%。

本發明所述高強船板eh40厚度規格為8～50mm，抗拉強度為530～570mpa，屈服強度405～425mpa，斷后伸長率30～35%，可承受最大線能量輸入值為150kj/cm。

本發明所述生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、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、夾雜物聚集長大及生產節奏緊張的影響，終點硫含量s≤0.003%，扒渣后鋼水裸露面積占鋼包界面≥2/3。

本發明所述轉爐冶煉工序，終點c：0.035～0.050%，終點溫度t≥1650℃，終點p≤0.010%。

本發明所述爐后脫氧合金化，轉爐出鋼1/4開始加入硅鐵0.10～0.15㎏/噸鋼預脫氧，硅錳9.0～10.0㎏/噸鋼合金化，加入鈦鐵時保證氧位處于30～50ppm；出鋼后快速調整其它元素含量，成分合格后鋼包靜置3～5min，吊運至連鑄平臺。

本發明所述連鑄工序，二冷區采用電磁攪拌+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；中間包過熱度15～25℃，有效改善鑄坯內部疏松、偏析質量問題。

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

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

本發明所述超快冷工序，開冷溫度≤690℃，終冷溫度450～650℃。

本發明高強船板eh40取樣及檢測方法參考gb/t2975《鋼及鋼產品力學性能試驗取樣位置及試樣制備》、gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》及gb/t229《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：1、本發明采用c-mn-nb-ti成分體系，nb-ti復合微合金化，減少二次精煉工序，工藝穩定，有效的降低了生產成本。2、本發明通過合理的控制脫氧、微合金化方式，大大改善了鋼板大線能量焊接接頭熱影響區韌性。3、本發明利用鋼中彌散分布的微米級夾雜物改善焊接性能，可生產8～50mm厚度規格高強船板eh40。4、高強船板eh40抗拉強度為530～570mpa，屈服強度405～425mpa，斷后伸長率30～35%，可承受最大線能量輸入值為150kj/cm，焊接熱影響區-40℃沖擊功值50～84j。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

本大線能量焊接高強船板eh40及其生產方法如下所述。

本高強船板eh40化學成分及質量百分含量為：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和痕量雜質元素；厚度為30mm。

本大線能量焊接高強船板的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、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)鐵水預處理工序：鐵水預處理終點硫含量：s：0.003%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面3/4。

2）轉爐冶煉工序：轉爐終點：c：0.05%、p：0.008%，終點溫度1670℃。

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

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

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

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開軋溫度805℃，終軋溫度760℃。

7）超快冷工序：超快冷開冷溫度680℃，終冷溫度550℃。

本eh40鋼板經檢驗，抗拉強度為550mpa，屈服強度425mpa，斷后伸長率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-40℃沖擊功值62j，84j，70j。

實施例2

本大線能量焊接高強船板eh40及其生產方法如下所述。

本高強船板eh40化學成分及質量百分含量為：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和痕量雜質元素；厚度為40mm。

本大線能量焊接高強船板的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、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)鐵水預處理工序：鐵水預處理終點硫含量：s：0.002%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面2/3。

2）轉爐冶煉工序：轉爐終點：c：0.04%、p：0.006%，終點溫度1680℃。

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

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

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

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開軋溫度820℃，終軋溫度780℃。

7）超快冷工序：超快冷開冷溫度670℃，終冷溫度520℃。

本eh40鋼板經檢驗，抗拉強度為530mpa，屈服強度405mpa，斷后伸長率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-40℃沖擊功值52j，64j，50j。

實施例3

本大線能量焊接高強船板eh40及其生產方法如下所述。

本高強船板eh40化學成分及質量百分含量為：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和痕量雜質元素；厚度為8mm。

本大線能量焊接高強船板的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、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)鐵水預處理工序：鐵水預處理終點硫含量：s：0.0025%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面4/5。

2）轉爐冶煉工序：轉爐終點：c：0.035%、p：0.010%，終點溫度1650℃。

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

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

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

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開軋溫度810℃，終軋溫度750℃。

7）超快冷工序：超快冷開冷溫度690℃，終冷溫度450℃。

本eh40鋼板經檢驗，抗拉強度為570mpa，屈服強度415mpa，斷后伸長率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-40℃沖擊功值55j，70j，58j。

實施例4

本大線能量焊接高強船板eh40及其生產方法如下所述。

本高強船板eh40化學成分及質量百分含量為：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和痕量雜質元素；厚度為50mm。

本大線能量焊接高強船板的生產方法包括鐵水預處理、轉爐冶煉、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)鐵水預處理工序：鐵水預處理終點硫含量：s：0.0015%，扒渣后鋼水裸露面占鋼包界面2/3。

2）轉爐冶煉工序：轉爐終點：c：0.045%、p：0.006%，終點溫度1660℃。

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

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

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

6）精軋工序：精軋采用6道次，精軋二次開軋溫度820℃，終軋溫度820℃。

7）超快冷工序：超快冷開冷溫度685℃，終冷溫度650℃。

本eh40鋼板經檢驗，抗拉強度為545mpa，屈服強度420mpa，斷后伸長率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-40℃沖擊功值58j，74j，65j。

以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。