CN114231834B - 一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，属于钢材轧制技术领域，所述特厚结构钢的化学成分为：C：≤0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.00～2.00％，P：≤0.010％，S：≤0.003％，Al：0.020～0.050％，Cu：≤1.00％，Cr：≤1.00％，Ni≤1.00％，Mo≤0.80％，余量为Fe和不可避免的杂质。该特厚结构钢力学性能优良，不仅强度高，并且具有优异的低温韧性，适用于作为高寒地区工程结构钢。本发明还提供了一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法。

Description

一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢材轧制技术领域，特别涉及一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢及其生产方法。

背景技术

高寒地区曾检测到的最低温度达-70℃，而对应用于高寒地区的钢板为了提高安全储备，需要满足更加低温的冲击韧性。因此，亟需开发出一种具有高强度、良好低温韧性的特厚结构钢板。

发明内容

为了解决高强特厚结构钢板低温韧性不佳的技术问题，本发明提供了一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，该特厚结构钢力学性能优良，不仅强度高，并且具有优异的低温韧性，适用于作为高寒地区工程结构钢。

本发明还提供了一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法。

本发明通过以下技术方案实现：

本申请提供一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，以质量分数计，所述特厚结构钢的化学成分为：

C：≤0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.00～2.00％，P：≤0.010％，S：≤0.003％，Al：0.020～0.050％，Cu：≤1.00％，Cr：≤1.00％，Ni≤1.00％，Mo≤0.80％，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述特厚结构钢的金相组织以体积分数计包括：80～90％的多边形铁素体，10～20％的珠光体；

所述多边形铁素体的平均晶粒尺寸为10.2～20.5μm。

可选的，所述特厚结构钢的厚度为50～120mm。

基于同一发明构思，本申请还提供一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，所述生产方法包括：

获得所述特厚结构钢的板坯；

将所述板坯进行轧前加热、粗轧、精轧和冷却，获得所述特厚结构钢；

其中，所述粗轧的开始温度为1050～1100℃，所述粗轧结束后中间坯厚度≥2t，t为所述特厚结构钢的厚度。

可选的，所述板坯的厚度为200～400mm，所述板坯的宽度为1800～2400mm。

可选的，所述轧前加热的加热温度为1120～1170℃，加热时间为200min～400min。

可选的，所述粗轧采用6～17道次进行轧制，单道次最大变形率≥15％，粗轧结束温度为950～1030℃。

可选的，所述精轧的开始温度为850～900℃，所述精轧的结束温度为800～850℃。

可选的，所述精轧中，采用5-12道次进行轧制。

可选的，所述冷却采用水冷工艺。

可选的，所述水冷工艺中，水冷开始温度为750～800℃，冷却速率为5～50℃/s，终冷温度550～650℃。

本发明中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.本发明一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，对钢板化学成分进行改进，通过低碳添加Cu、Cr、Ni、Mo的成分设计，实现固溶强化，以提高结构钢的强度，添加Ni合金元素，提高结构钢的冲击韧性，配合控轧控冷工艺，控制多边形铁素体和珠光体的组织类型、含量和尺寸，通过细小的多边形铁素体保证钢板的低温韧性，适当引入珠光体提高结构钢的强度，从而得到高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，适用于高寒地区工程作业，本发明不添加微合金元素Nb、V、Ti，也无需添加B元素，并且无需轧后热处理，简化生产流程，降低能耗和生产成本。

2.本发明一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，通过对板坯化学成分进行改进，添加了适量的Ni、Cr、Cu、Mo等元素，利用其固溶强化机制保障钢板的强度，结合控轧控冷工艺，粗轧在高温条件下进行，通过提高道次变形量来细化原奥氏体晶粒，精轧阶段在相对低温条件下进行有利于提高晶粒内位错密度，为后续晶内形核细化组织创造条件，轧后适当冷却，抑制轧后的晶粒长大，同时促进高密度位错的奥氏体晶粒形核而细化组织，获得高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，无需后续热处理，生产工序简化，生产效率高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1的厚度为50mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图；

图2为本发明实施例2的厚度为60mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图；

图3为本发明实施例3的厚度为80mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图；

图4为本发明实施例4的厚度为100mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图；

图5为本发明实施例5的厚度为120mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图；

图6为本发明一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法的工艺流程图；

图7是对比例1厚度为80mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图；

图8是对比例2厚度为120mm的结构钢在厚度1/4处的金相组织图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

还需要说明的是，本发明中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本申请提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

目前，缺乏具备高强度、良好低温韧性特厚结构钢板的生产方法，多数企业和技术人员通过添加Nb、V、Ti抑制加热过程的奥氏体长大进而细化晶粒改善韧性，但对于50mm以上特厚板而言，加入Nb、V、Ti会因为其析出物破坏了基体的连续性，恶化了其低温韧性，同时冲击功的波动更大。对此部分企业通过采用轧后热处理的方式降低钢板缺陷，改善钢板的低温韧性，但其生产流程长，能源消耗大，废气和废水排放多。

基于此，本申请对钢板化学成分进行改进，通过低碳添加Cu、Cr、Ni、Mo的成分设计，实现固溶强化，以提高结构钢的强度，并配合控轧控冷工艺，得到具备高强度、良好低温韧性特厚结构钢板，无需轧后热处理，简化生产流程，降低能耗和生产成本。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，以质量分数计，所述特厚结构钢的化学成分为：

C：≤0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.00～2.00％，P：≤0.010％，S：≤0.003％，Al：0.020～0.050％，Cu：≤1.00％，Cr：≤1.00％，Ni≤1.00％，Mo≤0.80％，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述特厚结构钢的金相组织以体积分数计包括：80～90％的多边形铁素体，10～20％的珠光体；

所述多边形铁素体的平均晶粒尺寸为10.2～20.5μm。

本发明中，对钢板化学成分进行改进，通过低碳添加Cu、Cr、Ni、Mo的成分设计，实现固溶强化，以提高结构钢的强度，添加Ni合金元素，提高结构钢的冲击韧性，配合控轧控冷工艺，控制多边形铁素体和珠光体的组织类型、含量和尺寸，通过细小的多边形铁素体保证钢板的低温韧性，适当引入珠光体提高结构钢的强度，从而得到高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，适用于高寒地区工程作业，本发明不添加微合金元素Nb、V、Ti，也无需添加B元素，并且无需轧后热处理，简化生产流程，降低能耗和生产成本。

本发明中，多边形铁素体可以提高结构钢的冲击韧性和延伸率，较多边形铁素体相更硬的珠光体相可以提高结构钢的强度，若多边形铁素体体积分数低于80％则会导致冲击韧性下降，高于90％则会导致强度偏低。若珠光体体积分数低于10％则会导致强度偏低，高于20％则会导致塑性延伸率偏低。多边形铁素体的平均晶粒尺寸高于20.5μm则会导致冲击韧性下降。

本发明中，所述特厚结构钢的化学成分及含量配比直接影响产品性能，其中：

C：C元素含量对钢力学和焊接性能影响较大。温度相同的情况下，C含量增加，扩散控制界面运动所需迁移的C原子增加，扩散型相变如铁素体和珠光体相变受到抑制。C含量过高，则导致受扩散控制的贝氏体以片层状析出相端面长大进一步受到抑制，在冷却过程中形成马氏体相。马氏体相硬而脆，其低温冲击性能较差。本发明中添加适当的C，通过适当的扩散型相变获得多边形铁素体和珠光体，又不至于在冷却过程中形成马氏体，因此本发明中的C含量控制≤0.12％(重量百分数wt.％)。

Si：Si不与C形成碳化物，以固溶方式存在于钢中，通过与可动位错的应力场交互作用，阻碍位错运动，提高钢板的强度。根据焊接裂纹敏感性计算公式，Si含量较高时，对钢的焊接性能不利，因此本发明中的Si含量控制为0.20～0.50％。

Mn：Mn是奥氏体形成元素，扩大奥氏体相区。在冷却过程中，Mn通过溶质拖曳作用耗散自由能，抑制扩散型相变。通过加入适量的Mn，可在适当工艺条件下控制钢板的微观组织，形成具有高强度和高韧性的细化的贝氏体板条组织。Mn含量过高，则可能导致钢坯在连铸和随后的冷却过程中出现裂纹。本发明中的Mn含量控制为1.00～2.00％。

P：磷在钢中固溶强化作用强，作为合金元素加入低合金结构钢中，能提高其强度和钢的耐大气腐蚀性能，但磷最大的害处是，偏析严重，增加回火脆性，显著增加钢的塑性和韧性，致使钢在冷加工时容易脆裂也即所谓“冷脆”现象。磷对焊接性也有不利影响，磷是有害元素，应严加控制，本发明中的P含量控制为≤0.010％。

S：硫在钢中偏析严重，恶化钢的质量，在高温下，降低钢的塑性，是一种有害元素，它以熔点较低的FeS形式存在。单独存在的FeS的熔点只有1190℃，而在钢中与铁形成共晶体的共晶温度更低，只有988℃，当钢凝固时，硫化铁析集在原生晶界处。钢1100～1200℃进行轧制时，晶界上的FeS就将熔化，大大的削弱了晶粒之间的结合力，导致钢的热脆现象，因此对硫应严加控制，本发明中的S含量控制为≤0.003％。

Al：Al增加相变驱动力，Al在钢中与N相互作用，形成细小而弥散的AlN析出，可抑制晶粒长大，达到细化晶粒、提高钢在低温下的韧性的目的。本发明中的Al含量控制为0.020～0.050％。

Cr：Cr能防止加Mo钢的石墨化倾向，属于稳定奥氏体元素，可极大地提高钢的淬透性，提高钢的强度，但过高的Cr会降低钢的焊接性能，Cr的适宜量控制在≤1.00％。

Ni：Ni通过形成简单的置换固溶体起着强化铁素体的作用，可提高钢的强度，同时Ni是奥氏体稳定元素，可显著提高钢的耐低温冲击韧性，Ni的适宜量控制在≤1.00％。

Cu：铜在钢中的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时。加入铜可以提高钢的强度，主要因其固溶强化机理，其对焊接性能没有不利的影响，但当铜含量较高时，对热变形加工不利，在热变形加工时导致铜脆现象，本发明将Cu含量控制为≤1.00％。

Mo：Mo元素可以提高提高钢板高温强度最有效的元素，通常其含量越高，对抗拉强度的影响高于对屈服强度的影响，本发明将Mo含量控制为≤0.80％。

作为一种可选的实施方式，所述特厚结构钢的厚度为50～120mm。

根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，如图6所示，所述生产方法包括：

S1.获得所述特厚结构钢的板坯；

具体的，所述板坯的厚度为200～400mm，所述板坯的宽度为1800～2400mm。

本申请中，板坯厚度采用上述范围带来的好处是可以保证压缩比，提高总变形率，低于该范围则会导致压缩比较小，晶粒细化不充分，心部的疏松和缩孔难焊合。

S2.将所述板坯进行轧前加热、粗轧、精轧和冷却，获得所述特厚结构钢；

其中，所述粗轧的开始温度为1050～1100℃，所述粗轧结束后中间坯厚度≥2t，t为所述特厚结构钢的厚度。

本发明中，通过对板坯化学成分进行改进，添加了适量的Ni、Cr、Cu、Mo等元素，利用其固溶强化机制保障钢板的强度，结合控轧控冷工艺，粗轧在高温条件下进行，通过提高单道次变形量来细化原奥氏体晶粒，精轧阶段在相对低温条件下进行有利于提高晶粒内位错密度，为后续晶内形核细化组织创造条件，轧后适当冷却，抑制轧后的晶粒长大，同时促进高密度位错的奥氏体晶粒形核而细化组织，获得高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，无需后续热处理，生产工序简化，生产效率高。

本发明中，粗轧开始温度为1050～1100℃，有利于奥氏体再结晶细化组织，低于或高于该范围则不利于变形向心部渗透，进而影响铸坯心部缩孔的焊合，粗轧结束后中间坯厚度≥2t，t为所述特厚结构钢的厚度。这是由于充分的待温厚度，有利于保证精轧区变形量，为提高形变带的位错密度创造条件，进而有利于提高相变过程形核数量，细化组织晶粒。

作为一种可选的实施方式，所述轧前加热的加热温度为1120～1170℃，加热时间为200min～400min。

本申请中，通过轧前加热将板坯的温度提高到再结晶区温度，加热温度不可过高，过高会造成板坯表面氧化铁皮过多，烧损严重，同时还会使晶粒粗化，不利于力学性能；加热温度过低，达不到再结晶区温度，无法实现轧制。

作为一种可选的实施方式，所述粗轧采用6～17道次进行轧制，单道次最大变形率≥15％，粗轧结束温度为950～1030℃。

本申请中，粗轧单道次最大变形率≥15％的好处是为了细化奥氏体晶粒，低于该范围带来的不利影响是奥氏体再结晶不充分，导致奥氏体晶粒粗大，粗轧结束温度为950～1030℃的好处是避免进入部分再结晶区轧制而造成混晶。

作为一种可选的实施方式，所述精轧的开始温度为850～900℃，所述精轧的结束温度为800～850℃。

本申请中，精轧开始温度控制在850～900℃，避免在部分再结晶区轧制，产生尺寸过大的组织，精轧结束温度为800～850℃，好处是提高形变带的位错密度，进而有利于提高相变过程形核数量，细化组织晶粒。

作为一种可选的实施方式，所述精轧中，采用5-12道次进行轧制。

作为一种可选的实施方式，所述冷却采用水冷工艺。

作为一种可选的实施方式，所述水冷工艺中，水冷开始温度为750～800℃，冷却速率为5～50℃/s，终冷温度550～650℃。

本申请中，水冷结束温度不宜过低，否则钢板沿厚度方向的组织将产生差异，组织的不一致将导致性能的波动，冷却速率为5～50℃/s的好处是抑制轧后晶粒长大，并有利于提高相变形核数量，细化相变后的组织晶粒，低于该范围将不利于提高相变形核数量，进而影响组织晶粒细化，高于该范围容易产生较大的内应力，影响钢板板型，水冷开始温度为750～800℃的好处是利用水冷提高铁素体相变形核数量，细化组织晶粒，低于该范围带来的不利影响是大量的铁素体相变已经开始，水冷对提高相变形核数量的作用将弱化。

综上所述，本发明提供了一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，成分采用低碳含量，同时避免添加微合金元素Nb、V和Ti，避免Nb、V和Ti的析出物对基体纯净度的破坏进而恶化低温韧性；添加了适当的Ni、Cr、Cu、Mo等元素，利用其固溶强化机制保障钢板的强度，考虑避免B元素对结构钢低温韧性的不利影响，不添加B元素。工艺上采用控轧控冷工艺，粗轧在高温条件下进行，通过提高道次变形量来细化原奥氏体晶粒，精轧阶段在相对低温条件下进行有利于提高晶粒内位错密度，为后续晶内形核细化组织创造条件。轧后适当冷却，可以抑制轧后的晶粒长大，同时促进高密度位错的奥氏体晶粒形核而细化组织。本申请由于采用成分设计和控轧控冷工艺，没有后续热处理，生产工序简化，生产效率高。

在本发明成分设计和工艺条件下，50～120mm的结构钢力学性能优良，屈服强度＞355MPa，抗拉强度＞490MPa，断后延伸率＞25％，-80℃冲击功＞80J，Z向断面收缩率≥35％，开发的结构钢各项力学指标良好。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢及其生产方法进行详细说明。

实施例

一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，通过以下方法制备：

(1)获得厚度200～400mm、宽度1800～2400mm的板坯，以质量分数计，所述板坯的化学成分为：

C：≤0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.00～2.00％，P：≤0.010％，S：≤0.003％，Al：0.020～0.050％，Cu：≤1.00％，Cr：≤1.00％，Ni≤1.00％，Mo≤0.80％，余量为Fe和不可避免的杂质。

(2)板坯轧前加热：加热温度为1120～1170℃，加热时间为200min～400min。

(3)粗轧：采用9～14道次轧制，单道次最大变形率≥15％，粗轧开始温度1050～1100℃，粗轧结束温度为950～1030℃，粗轧结束后中间坯厚度≥2t，t为所述特厚结构钢的厚度。

(4)精轧：精轧开始温度为850～900℃，结束温度为800～850℃，采用6～11道次轧制。

(5)水冷：水冷开始温度为750～800℃，冷却速率为5～50℃/s，终冷温度550～650℃，获得厚度为50～120mm的特厚结构钢。

基于上述制备方法，本发明提供5个典型的实施例，并提供2个对比例，各实施例及对比例的连铸坯化学成分如表1所示，轧制工艺参数如表2所示，水冷工艺参数如表3所示，压下工艺参数见表4所示。

表1连铸坯化学成分(wt％)

项目	C	Si	Mn	P	S	Al	Ni	Cr	Cu	Mo	Nb	Ti	Pcm
														实施例1	0.10	0.30	1.20	0.008	0.002	0.032	0.25	0.40	0.30	0.08	-	-	0.21
实施例2	0.10	0.32	1.20	0.008	0.002	0.032	0.25	0.40	0.30	0.08	-	-	0.22
														实施例3	0.08	0.33	1.30	0.006	0.001	0.035	0.50	0.45	0.35	0.15	-	-	0.21
实施例4	0.06	0.30	1.40	0.006	0.001	0.030	0.80	0.60	0.35	0.25	-	-	0.22
														实施例5	0.06	0.35	1.45	0.006	0.001	0.033	0.80	0.60	0.35	0.25	-	-	0.22
对比例1	0.07	0.30	1.25	0.005	0.001	0.030	0.45	0.45	0.33	0.10	0.030	0.015	0.19
														对比例2	0.06	0.30	1.43	0.006	0.001	0.030	0.80	0.60	0.33	0.25	-	-	0.22

本发明各实施例和对比例的化学成分包含表1中元素，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

表2轧制工艺参数

表3水冷工艺参数

表4压下工艺参数

项目	粗轧道次	粗轧道次最大压下率/％	精轧道次
				实施例1	10	21.3	7
实施例2	9	21.0	7
				实施例3	14	20.2	10
实施例4	12	18.5	11
				实施例5	10	15.7	8
对比例1	14	23.2	10
				对比例2	12	16.5	6

对本发明实施例1-5及对比例1-2制备的钢板进行力学性能及组织类型测试，结果如表5、6所示。

相关测试方法：

力学性能的测试方法为：根据GB/T228<<金属材料室温拉伸试验方法>>测定钢板拉伸性能，根据GB/T229-2007<<金属材料夏比摆锤冲击试验方法>>测定钢板厚度1/4处的冲击性能。金相组织类型及其含量的测试方法为：采用软件Image-Pro Plus进行金相组织的含量百分比测量。

金相组织粒径的测试方法为：参考YB/T5148-93金属平均晶粒度测定法，测定了铁素体平均晶粒尺寸。

表5钢板力学性能指标

项目	屈服强度，MPa	抗拉强度，MPa	延伸率，％	-80℃冲击功，J	z向断面收缩率，％
						实施例1	440	580	26	202	72
实施例2	412	570	28	195	75
						实施例3	400	556	33	160	60
实施例4	392	540	33.5	157	60
						实施例5	365	528	35	92	56
对比例1	464	596	28.5	27	58
						对比例2	338	477	37.5	54	62

表6钢板组织类型及含量

项目	多边形铁素体，％	珠光体，％	铁素体平均尺寸，μm
				实施例1-图1	87.5	12.5	12.5
实施例2-图2	80.1	19.9	13.3
				实施例3-图3	82.7	17.3	16.2
实施例4-图4	84.3	15.7	17.2
				实施例5-图5	81.7	18.3	20.3
对比例1	79.2	20.8	12.6
				对比例2	91.9	9.1	22.6

从表1～6可知，本发明实施例1-5通过对钢板化学成分进行改进，通过低碳添加Cu、Cr、Ni、Mo的成分设计，配合控轧控冷工艺，进而控制特厚结构钢的组织类型为多边形铁素体+珠光体，多边形铁素体的体积分数在80～90％，珠光体体积分数在10～20％，且多边形铁素体的平均尺寸为10.2～20.5μm，细小的多边形铁素体能够保证钢板的低温韧性，适当引入珠光体提高结构钢的强度，从而得到高强度、良好低温韧性的特厚结构钢。

在本发明成分设计和工艺条件下，实施例1～5的特厚结构钢力学性能优良，屈服强度＞355MPa，抗拉强度＞490MPa，断后延伸率＞25％，-80℃冲击功＞80J，Z向断面收缩率≥35％，开发的结构钢各项力学指标良好。

实施例1～5的特厚结构钢的冷裂敏感指数≤0.25。结构钢的冷裂敏感指数计算公式为Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Ni/60+Cr/20+Cu/20+Mo/15+V/10+5B，其中Pcm表示冷裂敏感指数，本发明通过改进钢板的化学成分，将冷裂敏感指数控制在0.25以下，可以有效的防止结构钢在应用时，焊接出现裂纹的情况。

而对比例1、2的结构钢的-80℃冲击功不及实施例1～5，低温韧性差，无法满足高寒地区安全作业需求。

附图1-5、7、8的详细说明：

如图1-5所示，白色组织为铁素体，黑色组织为珠光体组织。

如图7所示，白色组织为铁素体，黑色组织为珠光体组织，但白色铁素体大小差异大，混晶较图3严重。

如图8所示，白色组织为铁素体，黑色组织为珠光体组织，但白色铁素体较图5更粗大。

本申请中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，对钢板化学成分进行改进，通过低碳添加Cu、Cr、Ni、Mo的成分设计，实现固溶强化，以提高结构钢的强度，添加Ni合金元素，提高结构钢的冲击韧性，配合控轧控冷工艺，控制多边形铁素体和珠光体的组织类型、含量和尺寸，通过细小的多边形铁素体保证钢板的低温韧性，适当引入珠光体提高结构钢的强度，从而得到高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，适用于高寒地区工程作业，本发明不添加微合金元素Nb、V、Ti，也无需添加B元素，并且无需轧后热处理，简化生产流程，降低能耗和生产成本。

(2)本申请一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，通过对板坯化学成分进行改进，添加了适量的Ni、Cr、Cu、Mo等元素，利用其固溶强化机制保障钢板的强度，结合控轧控冷工艺，粗轧在高温条件下进行，通过提高道次变形量来细化原奥氏体晶粒，精轧阶段在相对低温条件下进行有利于提高晶粒内位错密度，为后续晶内形核细化组织创造条件，轧后适当冷却，抑制轧后的晶粒长大，同时促进高密度位错的奥氏体晶粒形核而细化组织，获得高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，无需后续热处理，生产工序简化，生产效率高。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢，其特征在于，以质量分数计，所述特厚结构钢的化学成分为：

C：≤0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.00～2.00％，P：≤0.010％，S：≤0.003％，Al：0.020～0.050％，Cu：≤1.00％，Cr：≤1.00％，Ni≤1.00％，Mo≤0.80％，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述特厚结构钢的金相组织以体积分数计包括：80～90％的多边形铁素体，10～20％的珠光体；

所述多边形铁素体的平均晶粒尺寸为10.2～20.5μm；所述特厚结构钢的厚度为50～120mm；

所述特厚结构钢的屈服强度＞355MPa，抗拉强度＞490MPa，断后延伸率＞25％，-80℃冲击功＞80J，Z向断面收缩率≥35％；

通过将板坯进行轧前加热、粗轧、精轧和冷却后获得所述特厚结构钢，其中，粗轧的开始温度为1050～1100℃，所述粗轧结束后中间坯厚度≥2t，t为所述特厚结构钢的厚度，所述冷却采用水冷工艺，水冷工艺中，水冷开始温度为750～800℃，冷却速率为5～50℃/s，终冷温度550～650℃，所述粗轧采用6～17道次进行轧制，单道次最大变形率≥15％，粗轧结束温度为950～1030℃，所述精轧的开始温度为850～900℃，所述精轧的结束温度为800～850℃。

2.一种如权利要求1所述的高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括：

获得所述特厚结构钢的板坯；

将所述板坯进行轧前加热、粗轧、精轧和冷却，获得所述特厚结构钢；

其中，所述粗轧的开始温度为1050～1100℃，所述粗轧结束后中间坯厚度≥2t，t为所述特厚结构钢的厚度。

3.根据权利要求2所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述板坯的厚度为200～400mm，所述板坯的宽度为1800～2400mm。

4.根据权利要求2所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述轧前加热的加热温度为1120～1170℃，加热时间为200min～400min。

5.根据权利要求2所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述粗轧采用6～17道次进行轧制，单道次最大变形率≥15％，粗轧结束温度为950～1030℃。

6.根据权利要求2所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述精轧的开始温度为850～900℃，所述精轧的结束温度为800～850℃。

7.根据权利要求6所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述精轧中，采用5-12道次进行轧制。

8.根据权利要求2所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述冷却采用水冷工艺。

9.根据权利要求8所述的一种高强度、良好低温韧性的特厚结构钢的生产方法，其特征在于，所述水冷工艺中，水冷开始温度为750～800℃，冷却速率为5～50℃/s，终冷温度550～650℃。

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