專利名稱：一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金高強度鋼技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種大線能量焊接的非調(diào)質(zhì)低合金高強度鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
低合金高強度鋼廣泛用于建筑、橋梁、壓力容器、儲罐、管線和船舶等基礎(chǔ)建設(shè)、重要設(shè)施和大型建筑。20世紀(jì)70年代末以來，在船舶、石油、城建等諸多領(lǐng)域，工程結(jié)構(gòu)越來越朝著大型化、高參數(shù)方向發(fā)展。
近年來，為了提高大型工程結(jié)構(gòu)的焊接效率，保證其使用的安全可靠性，焊接效率高的單面埋弧焊、氣電焊、電渣焊等大線能量焊接技術(shù)相繼被采用，這給傳統(tǒng)的低合金高強度鋼帶來了新的問題，即焊接粗晶熱影響區(qū)(HAZ)的強度和韌性變差，且易產(chǎn)生焊接冷裂紋等缺陷。因此，HAZ韌性的改善成為低合金高強度鋼大線能量焊接研究和開發(fā)的熱點和重點。
大線能量焊接條件下低合金高強度鋼(抗拉強度為400～600MPa)的組織轉(zhuǎn)變行為與控制必須充分綜合考慮母材及其焊接熱影響區(qū)組織的形成過程及其控制方法。因為大焊接熱輸入條件下的焊接熱影響區(qū)組織的粗化、熱影響區(qū)的軟化以及由此而造成的焊接熱影響區(qū)的脆化和接頭強度的降低是低合金高強度鋼焊接中的主要問題。
為此，國內(nèi)外對低合金高強度鋼的焊接熱影響區(qū)組織性能特征、奧氏體晶粒長大動力學(xué)等方面進行了大量的研究與探索，研究和設(shè)計出新的大線能量焊接條件下高強度鋼及其制造方法。如大線能量低焊接裂紋敏感性系列鋼及其生產(chǎn)方法”(ZL 02115877.0)、“高性能耐火耐候建筑用鋼及其生產(chǎn)方法”(ZL 01133562.9)、“大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高韌性低溫鋼及其生產(chǎn)方法”(ZL 01128316.5)、大線能量焊接高韌性抗鋅液腐蝕用鋼及其生產(chǎn)方法(ZL01128476.5)、“一種可大線能量焊接的厚鋼板及制造方法”(CN 200510023216.0)、“大線能量焊接水電站壓力管用鋼及其生產(chǎn)方法”(CN 200510019165.4)、“可大線能量焊接的超高強度厚鋼板及其制造方法”(ZL 200410017255.5)、如“大線能量低焊接裂紋敏感性系列鋼及其生產(chǎn)方法”(ZL02115877.0)，但也存在如下問題(1)焊接線能量低，一般為50～150kJ/cm；(2)對氧的含量未作出明確的規(guī)定，難以提高產(chǎn)品質(zhì)量和焊接線能量；
(3)Si含量較高，因較高含量的Si會促進M/A的形成，降低HAZ的韌性；(4)含有昂貴金屬釩，使產(chǎn)品的成本提高；(5)有的采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)，因而生產(chǎn)過程復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)成本高，由于采用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)，含碳量一般來講比非調(diào)質(zhì)工藝要高，不利于抗更大的線能量焊接和實現(xiàn)控制軋制和控制冷卻以及機械熱處理工藝(TMCP)；(6)鋼中含有稀土元素，稀土元素為非?；顫姷脑?，不容易控制，而且容易污染鋼水，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、易于控制、成本低的大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板的制造方法，所制造的鋼板焊接質(zhì)量高、焊接裂紋敏感性低。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的板坯化學(xué)成分是C為0.01～0.25wt％、Si為0.05～0.5wt％、Mn為0.5～1.8wt％、Als為0.001～0.06wt％、Nb為0.01～0.08wt％、Ti為0.01～0.08wt％、N為0.002～0.012wt％、B為0.0001～0.003wt％、P＜0.015wt％、S＜0.015wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
所采用的工藝是用轉(zhuǎn)爐或者電弧爐將鐵水、或廢鋼、或鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉，精煉工藝是先測定鋼水中的氧含量，保持鋼水中的氧含量在10～600ppm；再用Fe-Ti合金或者金屬Ti進行脫氧，然后用Al線進行最終脫氧，根據(jù)板坯成分及其含量加入B，最后進行連鑄、熱軋。
其熱軋工藝是鑄坯加熱至1100～1320℃、均熱2～4小時后進行熱軋，軋制為20～100mm厚的鋼板，軋后控制弛豫5～300s，然后以冷卻速度為1～30℃/s在線進行冷卻。
由于采用上述技術(shù)方案，尤其是利用科學(xué)的微合金控制技術(shù)和先進的TMCP技術(shù)生產(chǎn)大線能量焊接熱影響區(qū)(HAZ)韌性好的技術(shù)，具有化學(xué)成分簡單、工藝過程簡單、抗大線能量焊接、低焊接裂紋敏感性的特點。所制造的船板鋼抗拉強度為400～600MPa，可在150～600kJ/cm的線能量下進行焊接，焊接后不需進行熱處理，焊接HAZ的沖擊功不低于母材沖擊功的2/3。因而能有效地提高鋼板焊接質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，節(jié)約資源和能源。
用本發(fā)明所制造的鋼板可廣泛適用于原油儲罐、建筑用鋼、船舶軍艦等大型結(jié)構(gòu)、設(shè)備、設(shè)施等的結(jié)構(gòu)用鋼，尤其是適合埋弧焊、氣保焊、氣電焊、電渣焊等大線能量(150～600kJ/cm)輸入的各種焊接。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步描述實施例1一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼及其制造方法。該板坯的化學(xué)成分及其含量是C為0.04～0.08wt％、Si為0.2～0.4wt％、Mn為1.3～1.8wt％、Als為0.02～0.05wt％、Nb為0.03～0.07wt％、Ti為0.01～0.05wt％、N為0.006～0.010wt％、B為0.001～0.002wt％、P＜0.01wt％、S＜0.01wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
本實施例所采用的工藝條件是用轉(zhuǎn)爐將鐵水與廢鋼冶煉成鋼水后進行精煉；精煉工藝是先用快速定氧探頭測定鋼水中的氧含量，保持鋼水中的氧含量在600ppm。再用Fe-Ti合金進行脫氧，用Al線進行最終脫氧，最終脫氧后加入B；再將鋼水溫度調(diào)整到出鋼溫度，并澆注成210mm的鑄坯。最后經(jīng)連鑄后熱軋，熱軋工藝是將鑄坯加熱至1180～1250℃、均熱2～3小時后進行熱軋，軋制為40mm厚的鋼板，軋后控制弛豫5～10s，然后以冷卻速度為10～20℃/s進行在線冷卻即可。
所制造的鋼板抗拉強度為580MPa，在400～600kJ/cm的線能量下進行焊接，焊接后不需進行熱處理，焊接HAZ的沖擊功不低于母材沖擊功的2/3。
實施例2一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼及其制造方法。板坯的化學(xué)成分及其含量是C為0.03～0.07wt％、Si為0.2～0.4wt％、Mn為1.0～1.6wt％、Als為0.03～0.06wt％、Nb為0.03～0.05wt％、Ti為0.01～0.05wt％、N為0.004～0.0080wt％、B為0.001～0.003wt％、P＜0.01wt％、S＜0.0065wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
所采用的工藝是用轉(zhuǎn)爐將鐵水煉成鋼水后進行精煉；精煉工藝是先用快速定氧探頭測定鋼水中的氧含量，保持鋼水中的氧含量在300ppm。再用Fe-Ti合金進行脫氧，用Al線進行最終脫氧，根據(jù)板坯成分加入B；再將鋼水溫度調(diào)整到出鋼溫度，并澆注成250mm的鑄坯。
將鑄坯加熱至1220～1280℃、均熱2～3小時后進行熱軋，軋制為50mm厚的鋼板，軋后控制弛豫10～15s，然后以冷卻速度為10～20℃/s進行在線冷卻即可。
本實施例的鋼板的抗拉強度為520MPa，可在線能量為400～600kJ/cm的線能量下進行焊接，焊接后可不進行熱處理。焊接HAZ的沖擊功不低于母材沖擊功的2/3。
實施例3
一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼及其制造方法。該板坯化學(xué)成分及其含量是C為0.02～0.06wt％、Si為0.1～0.3wt％、Mn為1.2～1.7wt％、Als為0.01～0.05wt％、Nb為0.02～0.06wt％、Ti為0.01～0.05wt％、N為0.006～0.010wt％、B為0.001～0.002wt％、P＜0.01wt％、S＜0.008wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
所采用的工藝是采用電弧爐將廢鋼煉成鋼水后進行精煉；精煉工藝是先用快速定氧探頭測定鋼水中的氧含量，保持鋼水中的氧含量在400ppm。再用Fe-Ti合金進行脫氧，用Al線進行最終脫氧，根據(jù)板坯的化學(xué)成分，最終脫氧后加入B；再將鋼水溫度調(diào)整到出鋼溫度，并澆注成250mm的鑄坯。
其熱軋工藝是將鑄坯加熱至1220～1280℃、均熱2～3小時后進行熱軋，軋制為60mm厚的鋼板，軋后控制弛豫15～20s，然后以冷卻速度為10～20℃/s進行在線冷卻即可。
本實施例的鋼板的抗拉強度為550MPa，可在線能量為400～600kJ/cm的線能量下進行焊接，焊接后可不進行熱處理。焊接HAZ的沖擊功不低于母材沖擊功的2/3。
本
具體實施例方式
具有化學(xué)成分簡單、易于控制、生產(chǎn)成本低、工藝過程簡單的特點。所制造的鋼板焊接質(zhì)量高、裂紋敏感性低、抗拉強度高，可有效地提高制造效率、減少制造成本、節(jié)約資源和能源，故適合埋弧焊、氣保焊、氣電焊、電渣焊等400～600kJ/cm的大線能量輸入的各種焊接。本具體實施方式
所制造的鋼板可廣泛適用于原油儲罐、建筑用鋼、船舶軍艦等大型結(jié)構(gòu)、設(shè)備、設(shè)施等的結(jié)構(gòu)用鋼。
權(quán)利要求
1.一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板的制造方法，其特征在于該板坯的化學(xué)成分及其含量是C為0.01～0.25wt％、Si為0.05～0.5wt％、Mn為0.5～1.8wt％、Als為0.001～0.06wt％、Nb為0.01～0.08wt％、Ti為0.01～0.08wt％、N為0.002～0.012wt％、B為0.0001～0.003wt％、P＜0.015wt％、S＜0.015wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；制造工藝是采用轉(zhuǎn)爐或者電弧爐將鐵水、或廢鋼、或鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉，精煉工藝是先測定鋼水中的氧含量，保持鋼水中的氧含量在10～600ppm；用Fe-Ti合金或金屬Ti進行脫氧，再用Al線進行最終脫氧后，根據(jù)板坯成分及其含量加入B，然后進行連鑄、熱軋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板的制造方法，其特征在于所述的熱軋工藝是鑄坯加熱至1100～1320℃、均熱2～4小時后進行熱軋，軋制成20～100mm厚的鋼板，軋后控制弛豫5～300s，然后以冷卻速度為1～30℃/s在線冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2項所述的大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板的制造方法所制造的大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板。
全文摘要
一種大線能量焊接非調(diào)質(zhì)高強度鋼板及其制造方法。該板坯的化學(xué)成分是C為0.01～0.25wt％、Si為0.05～0.5wt％、Mn為0.5～1.8wt％、Als為0.001～0.06wt％、Nb為0.01～0.08wt％、Ti為0.01～0.08wt％、N為0.002～0.012wt％、B為0.0001～0.003wt％、P＜0.015wt％、S＜0.015wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其制造工藝是采用轉(zhuǎn)爐或者電弧爐將鐵水、或廢鋼、或鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉，保持鋼水中的氧含量在10～600ppm；用Fe－Ti合金或者金屬Ti進行脫氧，再用Al線進行最終脫氧后，根據(jù)板坯成分及其含量加入B；然后連鑄、熱軋。所制造的鋼板適合150～600kJ/cm的大線能量輸入的各種焊接，可有效地提高焊接質(zhì)量、降低成本、提高制造效率、節(jié)約能源。
文檔編號C22C38/14GK101050504SQ20071005213
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者吳開明 申請人:武漢科技大學(xué)