本发明属于钢板生产，具体涉及一种超高强度高韧性特厚钢板及其生产方法。
背景技术：
1、随着社会技术的飞速发展，人类对地球上各种资源的消耗急速增加，各国对远洋的开发越来越重视，我国也大力发展开发海洋资源的关键设备技术。耐超低温冲击韧性高强度钢板一般用于建造海洋平台、石油钻进平台、自升式海洋平台桩腿、风电安装船等大型海洋钢结构件的关键部件，随着工作海域的加深，使用温度更低，同时这些关键部分的钢结构需要承受海上风浪、海洋暗流、大气侵蚀等严酷的服役环境，因此必须具有高强度、超低温韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性等。耐-80℃超低温韧性且屈服强度700mpa以上超低温韧性高强钢我国目前依旧依赖进口，制约了我国海洋装备制造的发展，开发超低温韧性高强度钢对我国海洋工程的发展具有重要的意义。
2、申请号为201610927256.6的专利申请公开了一种900mpa级热轧析出强化型高强高韧钢及其制造方法，高强高韧钢的微观组织为贝氏体和纳米级碳化物，屈服强度≥800mpa，抗拉强度≥900mpa，延伸率≥14％，-40℃冲击功≥50j，但其实施例仅进行了3～6mm薄板的试制，且主要用于汽车轻量化方面。
3、申请号为201910511912.8的专利申请公开了一种900mpa级析出强化高韧性钢板及其制备方法，通过富铜析出相强化得到的马氏体钢屈服强度大于900mpa，由于其镍元素含量不高，需要添加钒、硼以及较多的铬来提高淬透性，钢板屈服强度≥900mpa，断后伸长率≥14.0％，-80℃冲击功均值≥40j，相对冲击韧性较差，同时最大厚度规格为60mm。
4、公开号为cn106636961a的专利申请公开了一种cu析出相强化易焊接钢及制备方法，在氩气为保护气体下进行感应熔炼和浇铸；铸锭在1100～1200℃加热1～3h，直接进行轧制，热轧初始温度1050～1150℃，终轧温度950℃，终轧后超快高压水冷，热轧变形量50-90%，对轧制后的钢板选择性进行固溶及时效热处理后获得，其实施例仅进行了15mm以下钢板的试制。
5、申请号为202210965823.2的专利申请公开了一种5～60mm厚850mpa级高强度高韧性易焊接纳米钢及其制备方法，通过调整纳米沉淀相形成元素的含量和热机械处理工艺，析出大量纳米沉淀相提高强度的同时，通过控制逆变奥氏体形态、分布和体积分数优化塑性和低温韧性，可以达到屈服强度≥850mpa，-80℃夏比v缺口冲击功≥200j，延伸率≥15％，但其最大厚度为60mm。
6、申请号为202110629984.x的专利申请公开了一种具有高强高韧性能的海洋工程用钢的制造方法，结合高温热轧-在线淬火+亚临界两相区回火热处理工艺,实现同时具有高强度，低屈强比和低温韧性能的钢板生产，得到成材率高、强度和低温韧性稳定的钢板，具有高强度（屈服强度≥1000mpa），低屈强比（≤0.93），断后延伸率≥20％，低温韧性优异（-80℃冲击功≥220j）的特点，但成品最大厚度仅为50mm。
7、以上现有技术主要解决的是钢板强度和低温冲击韧性方面的问题，对于特厚板，尤其是60mm以上的钢板，没有提及。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种超高强度高韧性特厚钢板及其生产方法，属于70～100mm特厚钢板，提供的钢板同时具有较高的强度和超低温冲击韧性，性能稳定，可广泛应用于各种大型海洋工程结构钢件关键部位上。
2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
3、一种超高强度高韧性特厚钢板，所述钢板化学成分及其重量百分含量为：c：0.06～0.10%，si≤0.50%，mn：0.40～1.00%，p≤0.010%，s≤0.003%，ni：4.00～5.00%，cr：0.40～1.00%，mo：0.30～0.50%，nb：0.015～0.035%，ti：0.010～0.030%，v：0.020～0.050%，al：0.020～0.050%，其余为fe和其它不可避免的杂质。
4、各元素的作用及配比依据如下：
5、c：0.06～0.10%，碳对钢的各种性能都有明显的影响，特别是钢的强度、冲击韧性、焊接性能。碳含量低会使钢强度，碳含量过高，会使钢的冲击韧性降低，同时降低焊接性等。
6、si：≤0.50%，硅是炼钢过程中主要的还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，但是硅含量超过0.50%时，会造成钢的韧性降低，同时降低钢的焊接性能，因此本发明硅含量控制在≤0.50%。
7、mn：0.40～1.00%，锰具有价格低廉，同时是良好的脱氧剂和脱硫剂，能增加钢的韧性、强度，同时提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；但是锰含量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能，同时偏析也比较严重。
8、p≤0.010%，一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使冷弯性能变坏，在控制成本合理的情况下，尽量降低磷含量。
9、s≤0.003%，硫也是钢中的有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性和韧性，在经济效益下应尽量降低钢中硫的含量。
10、ni：4.00～5.00%，镍能提高钢的强度，同时也能增强钢的塑性和韧性，但是金属镍属于稀缺资源，价格比较高。
11、cr：0.40～1.00%，铬能够同时提高钢板强度和淬透性，因此需要添加一定量的铬含量，但是含量过高会影响钢的韧性，且钢的焊接性能也变差。
12、mo：0.30～0.50%，钼对强度、塑性和低温冲击韧性均有较大提高，这是由于mo固溶于铁素体和奥氏体时，可使钢的c曲线右移，从而显著提高钢的淬透性；而且钼能显著提高钢的再结晶温度，钢中增加一定量的钼，也能提高钢的强韧性。
13、nb：0.015～0.035%，铌能促进钢显微组织的晶粒细化，同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效细化显微组织，并通过析出强化提高钢淬透性，降低钢的过热敏感性及回火脆性。
14、v：0.020～0.050%，钒是钢中的良好脱氧剂，能细化晶粒，提高钢的强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
15、ti：0.010～0.030%，钛是一种强烈的碳氮化合物形成元素，碳氮化合物具有较高的熔点，有阻碍加热时奥氏体晶粒长大的作用，另外也能细化晶粒提高钢板焊接性能的作用。
16、al：0.020～0.050%，铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝同时还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
17、本发明所述钢板为70～100mm的特厚板，屈服强度≥750mpa，抗拉强度≥850mpa，v型纵向-80℃冲击功≥100j。
18、本发明所述超高强度高韧性特厚钢板的生产方法，包括炼钢、轧制、热处理工序。
19、本发明所述炼钢工序，初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持≥20min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间≥20min，软吹时间8～12min。
20、本发明所述轧制工序，第一阶段开轧温度1000～1100℃，每道次压下率20～30%；第二阶段开轧温度850～890℃，终轧温度800～860℃。
21、本发明所述热处理工序，包括淬火和回火；所述淬火温度880～910℃，淬火加热时间2.0～2.2min/mm；所述回火温度630～660℃，回火加热时间4.0～4.5min/mm。
22、本发明所述超高强度高韧性特厚钢板的生产方法，能生产70～100mm的特厚板，通过lf炉精炼、vd炉真空处理过程的控制，保证钢水良好脱氧，降低钢水中内部夹杂物的产生，提高钢水的纯净度；采用控制轧制工艺和合适的调质热处理工艺，使钢板具体良好的综合性能。
23、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
24、本发明钢板内部组织均匀致密，强度高，在-80℃超低温下仍然具有良好的冲击韧性，可广泛应用于建造海洋平台、石油钻进平台、自升式海洋平台桩腿、风电安装船等大型有超低温使用需要的关键部位上，应用前景广阔，同时能够替代进口，降低国内类似钢板的进口价格。
25、实施方式
26、为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27、实施例1
28、一种超高强度高韧性特厚钢板，钢板化学成分及其重量百分含量c：0.08%，si：0.35%，mn：0.71%，p：0.008%，s：0.002%，ni：4.66%，cr：0.75%，mo：0.42%，nb：0.022%，ti：0.019%，v：0.028%，al：0.036%，其余为fe和其它不可避免的杂质。钢板厚度规格为95mm，其生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，具体如下：
29、（1）炼钢工序：初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持25min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间22min，软吹时间10min。
30、（2）轧制工序：第一阶段开轧温度1056℃，每道次压下率23%；第二阶段开轧温度885℃，终轧温度841℃。
31、（3）热处理工序：淬火温度890℃，淬火加热时间198 min；回火温度640℃，回火加热时间385min。
32、回火空冷后得到所述钢板，钢板强度高，超低温韧性良好，屈服强度770mpa，抗拉强度890mpa，v型纵向-80℃冲击功125j。
33、实施例2
34、一种超高强度高韧性特厚钢板，钢板化学成分及其重量百分含量c：0.06%，si：0.42%，mn：1.00%，p：0.010%，s：0.002%，ni：5.00%，cr：0.40%，mo：0.50%，nb：0.025%，ti：0.022%，v：0.035%，al：0.029%，其余为fe和其它不可避免的杂质。钢板厚度规格为75mm，其生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，具体如下：
35、（1）炼钢工序：初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持27min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间25min，软吹时间9min。
36、（2）轧制工序：第一阶段开轧温度1058℃，每道次压下率22%；第二阶段开轧温度880℃，终轧温度810℃。
37、（3）热处理工序：淬火温度900℃，淬火加热时间165min ；回火温度630℃，回火加热时间335min。
38、回火空冷后得到所述钢板，钢板强度高，超低温韧性良好，屈服强度790mpa，抗拉强度925mpa，v型纵向-80℃冲击功149j。
39、实施例3
40、一种超高强度高韧性特厚钢板，钢板化学成分及其重量百分含量c：0.10%，si：0.50%，mn：0.40%，p：0.009%，s：0.003%，ni：4.00%，cr：1.00%，mo：0.36%，nb：0.015%，ti：0.030%，v：0.020%，al：0.050%，其余为fe和其它不可避免的杂质。钢板厚度规格为85mm，其生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，具体如下：
41、（1）炼钢工序：初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持20min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间24min，软吹时间8min。
42、（2）轧制工序：第一阶段开轧温度1082℃，每道次压下率27%；第二阶段开轧温度886℃，终轧温度825℃。
43、（3）热处理工序：淬火温度880℃，淬火加热时间190min ；回火温度650℃，回火加热时间360min。
44、回火空冷后得到所述钢板，钢板强度高，超低温韧性良好，屈服强度775mpa，抗拉强度956mpa，v型纵向-80℃冲击功136j。
45、实施例4
46、一种超高强度高韧性特厚钢板，钢板化学成分及其重量百分含量c：0.08%，si：0.28%，mn：0.82%，p：0.007%，s：0.001%，ni：4.84%，cr：0.72%，mo：0.30%，nb：0.035%，ti：0.010%，v：0.020%，al：0.020%，其余为fe和其它不可避免的杂质。钢板厚度规格为70mm，其生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，具体如下：
47、（1）炼钢工序：初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持24min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间25min，软吹时间11min。
48、（2）轧制工序：第一阶段开轧温度1090℃，每道次压下率27%；第二阶段开轧温度850℃，终轧温度845℃。
49、（3）热处理工序：淬火温度910℃，淬火加热时间150min；回火温度642℃，回火加热时间310min。
50、回火空冷后得到所述钢板，钢板强度高，超低温韧性良好，屈服强度800mpa，抗拉强度932mpa，v型纵向-80℃冲击功158j。
51、实施例5
52、一种超高强度高韧性特厚钢板，钢板化学成分及其重量百分含量c：0.09%，si：0.35%，mn：0.88%，p：0.009%，s：003%，ni：4.82%，cr：0.47%，mo：0.38%，nb：0.015%，ti：0.030%，v：0.050%，al：0.038%，其余为fe和其它不可避免的杂质，钢板厚度规格为90mm，其生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，具体如下：
53、（1）炼钢工序：初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持26min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间20min，软吹时间8min。
54、（2）轧制工序：第一阶段开轧温度1000℃，每道次压下率20%；第二阶段开轧温度890℃，终轧温度800℃。
55、（3）热处理工序：淬火温度880℃，淬火加热时间183min；回火温度630℃，回火加热时间390min。
56、回火空冷后得到所述钢板，钢板强度高，超低温韧性良好，屈服强度768mpa，抗拉强度887mpa，v型纵向-80℃冲击功100j。
57、实施例6
58、一种超高强度高韧性特厚钢板，钢板化学成分及其重量百分含量c：0.07%，si：0.38%，mn：0.74%，p：0.006%，s：0.001%，ni：4.58%，cr：0.79%，mo：0.41%，nb：0.031%，ti：0.026%，v：0.035%，al：0.045%，其余为fe和其它不可避免的杂质，钢板厚度规格为100mm，其生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，具体如下：
59、（1）炼钢工序：初炼炉冶炼合格的钢水转入lf炉精炼，在lf炉精炼过程，确保整个过程确保吹氩良好，白渣保持20min，脱氧完成后分批次加入合金，在vd炉真空过程，真空保持时间24min，软吹时间12min。
60、（2）轧制工序：第一阶段开轧温度1067℃，每道次压下率30%；第二阶段开轧温度860℃，终轧温度860℃。
61、（3）热处理工序：淬火温度900℃，淬火加热时间220min；回火温度660℃，回火加热时间400min。
62、回火空冷后得到所述钢板，钢板强度高，超低温韧性良好，屈服强度750mpa，抗拉强度850mpa，v型纵向-80℃冲击功145j。
63、以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。