隨著國(guó)內(nèi)造船業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)已成為世界最主要的造船大國(guó)之一。因此，我國(guó)對(duì)船板鋼的需求量不斷增加，同時(shí)質(zhì)量等級(jí)要求也越來(lái)越高。在具有較高強(qiáng)度的同時(shí)還要有較高的韌性。研發(fā)高強(qiáng)度高韌性級(jí)別船板鋼對(duì)于擴(kuò)大市場(chǎng)份額、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、增加企業(yè)效益都具有十分重要的意義。通過(guò)低碳tmcp工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)度低合金鋼，其組織由鐵素體、珠光體向針狀鐵素體和貝氏體方向發(fā)展，其內(nèi)在的良好組織形態(tài)和第二相粒子、亞結(jié)構(gòu)、高密度位錯(cuò)的綜合作用，使鋼板在獲得高強(qiáng)度的同時(shí)保證了良好的沖擊韌性。
f36高強(qiáng)船板鋼不僅對(duì)強(qiáng)度要求較高，同時(shí)對(duì)低溫沖擊韌性和焊接性能也有較高的要求。因此，采用低碳微合金化、提高鋼的純凈度以及優(yōu)化控軋控冷工藝是設(shè)計(jì)f36高強(qiáng)船板鋼的主要依據(jù)。低碳可以降低鋼的碳當(dāng)量，提高鋼板的沖擊韌性和焊接性能；同時(shí)可以改善連鑄板坯的中心成分偏析等缺陷，易于獲得較高質(zhì)量的連鑄板坯。降低p、s含量、提高鋼的純凈度，可以提高鋼的塑韌性。p含量主要影響鋼的塑性，s含量主要影響鋼的韌性，另外，鋼中硫化物夾雜還會(huì)影響鋼的各向異性。通過(guò)進(jìn)行微合金化處理，結(jié)合控軋控冷工藝技術(shù)，利用適當(dāng)合金元素提高奧氏體粗化溫度，延遲變形奧氏體再結(jié)晶細(xì)化鋼板組織，提高鋼板強(qiáng)度、韌性和塑性，從而獲得良好的綜合性能。并通過(guò)進(jìn)一步降低韌-脆轉(zhuǎn)變溫度，保證良好穩(wěn)定的低溫沖擊性能。試制鋼板的化學(xué)成分
工藝開(kāi)發(fā)流程為：高爐鐵水→鐵水預(yù)脫硫→氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→lf精煉→rh精煉→板坯連鑄→坯料精整→加熱→除鱗→軋制→acc冷卻→矯直→空冷→探傷→取樣→標(biāo)識(shí)→入庫(kù)→發(fā)貨。
采用250mm厚鑄坯，軋制成40mm厚鋼板。首先將板坯加熱到1190～1240℃，保溫3～5h，既保證了加熱質(zhì)量，保證合金的充分溶解，同時(shí)又避免了過(guò)高的加熱溫度和過(guò)長(zhǎng)的加熱時(shí)間導(dǎo)致奧氏體晶粒過(guò)分粗化長(zhǎng)大。軋制工藝參數(shù)為：第一階段(粗軋)開(kāi)軋溫度1080～1130℃；第二階段(精軋)開(kāi)軋溫度860～920℃，終軋溫度800～830℃。
由于試制鋼板較厚，為使鋼板厚度方向上的組織均勻、細(xì)小，在控制軋制和控制冷卻過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)合理控制軋機(jī)的軋制力、軋制扭矩、軋制速度以及軋后控冷的水流量、輥道速度和加速度等設(shè)備參數(shù)，獲得合適的控軋控冷工藝制度。在粗軋階段，為奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制，要加大道次壓下量，使形變?cè)诤穸确较蛏铣浞譂B透至板坯心部，以便于奧氏體能夠進(jìn)行充分地再結(jié)晶，達(dá)到均勻細(xì)化奧氏體晶粒、改造鑄態(tài)組織的目的；同時(shí)，為了達(dá)到充分的再結(jié)晶，粗軋階段應(yīng)在950℃以上的溫度區(qū)間內(nèi)完成。在精軋階段，為奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，要保證一定量的總變形率(≥50%)，充分發(fā)揮控制軋制的作用，使控軋鋼板的組織獲得盡可能多的位錯(cuò)、變形帶等晶體缺陷，為軋后控冷過(guò)程中相變形核作組織準(zhǔn)備。控冷工藝參數(shù)的最大區(qū)別在于冷卻速率和強(qiáng)制冷卻的溫度范圍(開(kāi)始冷卻溫度和終止冷卻溫度)，不同的冷卻速率和強(qiáng)制冷卻的溫度范圍對(duì)于冷卻過(guò)程之后鋼板的微觀結(jié)構(gòu)有不同的影響。
通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用低碳tmcp工藝生產(chǎn)的40mm厚試制鋼板各項(xiàng)力學(xué)性能良好，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合gb712-2000標(biāo)準(zhǔn)要求，并達(dá)到船級(jí)社認(rèn)證要求水平，且有較大富余。采用低碳微合金化成分設(shè)計(jì)的試制鋼經(jīng)控軋控冷工藝后得到的組織主要是針狀鐵素體+準(zhǔn)多邊形鐵素體的復(fù)合組織結(jié)構(gòu)。該組織具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，在獲得較高強(qiáng)度的同時(shí)可以保證良好的低溫韌性，可滿足f36高強(qiáng)船板鋼的要求。