專利名稱：一種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管線鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種大線能量焊接的管線鋼的冶
煉方法。
背景技術(shù)：
由于鋼在焊接時焊縫金屬要發(fā)生局部重熔，焊后冷卻過程中熔合線附近晶粒將粗 化形成粗晶熱影響區(qū)(CGHAZ)，粗晶組織導致局部強度和韌性降低(田志凌.TMCP鋼局部 脆性區(qū)斷裂韌性的研究[J].鋼鐵研究學報，1998，10(4) :50 53)。因此，焊接熱影響區(qū) (HAZ)成為鋼鐵構(gòu)件的脆弱區(qū)域。近年來，隨著X100 X120等高級別管線鋼采用大幅度提 高焊接效率的單面埋弧焊、氣電焊或電渣焊等大線能量焊接技術(shù)進行焊接，焊接線能量輸 入從原來較低的手弧焊(《25kJ/cm)、自動焊(《35kJ/cm)提高到50 150kJ/cm，甚至 更高。焊接熱影響區(qū)的峰值溫度將達到或超過140(TC，使CGHAZ晶粒粗化傾向更加明顯。
為了改善XIOO以上高級別管線鋼焊接熱影響區(qū)韌性，在冶煉過程中采用氧化 物冶金技術(shù)，創(chuàng)造有利于誘發(fā)晶內(nèi)鐵素體(IGF)生成的，尺寸在0.2 2ym的小顆粒氧 化物夾雜在凝固過程中析出，這些夾雜物在焊接后的冷卻過程中起到非均勻形核質(zhì)點 的作用，在奧氏體晶粒內(nèi)部誘發(fā)針狀鐵素體組織(IGF)，從而起到細化焊接熱影響區(qū)組 織的效果(Jin-ichi Takamura and Schozo Mizoguchi. Roles of Oxides in Steels Performance [J]. Proc. of the 6th inter, iron and steelcong， . ，1990， Nagoya， ISIJ : 612)。制約氧化物冶金技術(shù)應用的主要因素是其復雜的冶煉和脫氧合金化工藝，目前市場 上雖有X100以上高級別管線鋼供應，但具體冶煉工藝細節(jié)和脫氧合金化控制方法未見公 開報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種更可靠的、能細化焊接熱影響區(qū)組織、可提高焊接熱影 響區(qū)強度和韌性的大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是轉(zhuǎn)爐出鋼過程中用硅鋇合金、硅 錳合金、錳鐵合金和硅鐵合金中的二種以上進行弱脫氧-LF爐造白渣-RH真空碳脫氧-LF 精煉深脫硫_鈦鐵和硼鐵合金化_鋼液鈣處理_低過熱度澆鑄，即得大線能量焊接的管線 鋼鋼坯。 在上述冶煉工藝中弱脫氧時控制鋼液中酸溶鋁含量小于0. 0020% ;RH真空碳脫 氧時控制鋼液中的溶解氧含量為0. 0015 0. 0030% ;澆鑄前鋼液中鈦/鋁質(zhì)量比^ 10。
本發(fā)明冶煉得到的管線鋼主要化學成分是w(C)O. 04 % 0. 06 %、 w (S)《0. 003 % 、 w (P)《0. 003 % 、 w (Si) 0. 2 % 0. 4 % 、 w (Mn) 1.8 % 2. 0 % 、 w (N)《《0. 005 % 、 w (B) 0. 001 % 0. 0015 % 、 w (Ti) 0. 015 % 0. 025 % 、 w (0) 0. 0010 0. 0030%、w(Als) < 0.0020%。 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過嚴格控制鋁含量，采用真空碳脫氧和加鈦鐵終脫氧的脫氧工藝，控制鋼液中鋁、鈦、氧含量，創(chuàng)造有利于鋼液在凝固過程中析出尺寸在 0. 2 2 m的Ti203夾雜的條件，這種細小的Ti203夾雜在焊接熱影響區(qū)會誘發(fā)針狀鐵素體， 從而達到細化焊接熱影響區(qū)組織，提高焊接熱影響區(qū)強度和韌性的目的。
本發(fā)明既避免了鋼液中產(chǎn)生大量的粗大的八1203夾雜，又避免了直接用Ti脫氧后 產(chǎn)生大量粗大的Ti203夾雜。保證了鋼液在凝固過程的固液兩相區(qū)析出尺寸在0. 2 2 m 的細小彌散分布的Ti203夾雜。只有這種細小彌散分布的小顆粒Ti203夾雜，才能起到在鋼 管焊接熱影響區(qū)誘發(fā)針狀鐵素體組織(IGF)，從而起到細化焊接熱影響區(qū)組織，達到提高焊 接熱影響區(qū)強度和韌性的目的。 因此，本發(fā)明提高了在管線鋼中獲得有利于在焊接熱影響區(qū)誘發(fā)針狀鐵素體的細 小11203夾雜的可靠性，對提高管線鋼產(chǎn)品的質(zhì)量合格率，從而降低管線鋼生產(chǎn)成本具有重 要意義。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
僅對本發(fā)明作進一步的描述，而不是對本發(fā)明保護范圍的限制。 實施例1 —種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中用硅鋇合金、硅鐵合 金和錳鐵合金進行弱脫氧-LF爐造白渣-RH真空碳脫氧-LF精煉深脫硫_鈦鐵和硼鐵合金 化_鋼液鈣處理_低過熱度澆鑄，即得大線能量焊接的管線鋼鋼坯。在本實施例的冶煉工 藝中弱脫氧時控制鋼液中酸溶鋁含量在0. 0015% 0. 0020%;朋真空碳脫氧時控制鋼液 中的溶解氧含量為0. 0015 0. 0020% ;澆鑄前鋼液中鈦/鋁質(zhì)量比^ 10。
采用本實施例所述方法得到的管線鋼的主要化學成分為w(C)0.04% 0. 06 % 、 w (S)《0. 003 % 、 w (P)《0. 003 % 、 w (Si) 0. 2 % 0. 4 % 、 w (Mn) 1. 8 % 2. 0 % 、 w (N)《0. 005 % 、 w (B) 0. 001 % 0. 0015 % 、 w (Ti) 0. 020 % 0. 025 % 、 w (0) 0. 0015 % 0. 0020%、w(Als)0. 0015% 0. 002%。
實施例2 —種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法轉(zhuǎn)爐出鋼過程中用硅鋇合金、硅錳合金 和錳鐵合金進行弱脫氧-LF爐造白渣-RH真空碳脫氧-LF精煉深脫硫_鈦鐵和硼鐵合金 化_鋼液鈣處理_低過熱度澆鑄，即得大線能量焊接的管線鋼鋼坯。在本實施例的冶煉工 藝中弱脫氧時控制鋼液中酸溶鋁含量在0. 0010% 0. 0015%;朋真空碳脫氧時控制鋼液 中的溶解氧含量為0. 0020 0. 0030% ;澆鑄前鋼液中鈦/鋁質(zhì)量比^ 10。
采用所述方法得到的管線鋼的主要化學成分為w(C)0.04% 0.06 %、 w (S)《0. 003 % 、 w (P)《0. 003 % 、 w (Si) 0. 2 % 0. 4 % 、 w (Mn) 1.8 % 2. 0 % 、 w (N)《0. 005 % 、 w (B) 0. 001 % 0. 0015 % 、 w (Ti) 0. 015 % 0. 020 % 、 w (0) 0. 0020 % 0. 0030%、w(Als)0. 0010% 0. 0015%。 本具體實施方式
采用真空碳脫氧和加鈦鐵終脫氧的脫氧合金化工藝，嚴格控制鋼 液中鋁、鈦和氧含量，從而使鋼液在凝固過程中充分析出0. 2 2 m的Ti203夾雜，這種夾 雜在焊接熱影響區(qū)會誘發(fā)針狀鐵素體，達到細化焊接熱影響區(qū)組織，提高焊接熱影響區(qū)強 度和韌性的目的。
權(quán)利要求
一種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法，其特征在于轉(zhuǎn)爐出鋼過程中用硅鋇合金、硅錳合金、錳鐵合金和硅鐵合金中的二種以上進行弱脫氧-LF爐造白渣-RH真空碳脫氧-LF精煉深脫硫-鈦鐵和硼鐵合金化-鋼液鈣處理-低過熱度澆鑄；上述冶煉工藝中弱脫氧時控制鋼液中酸溶鋁含量小于0.0020％；RH真空碳脫氧時控制鋼液中的溶解氧含量為0.0015～0.0030％；澆鑄前鋼液中鈦/鋁質(zhì)量比≥10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法。其方案是轉(zhuǎn)爐出鋼過程中用硅鋇合金、硅錳合金、錳鐵合金和硅鐵合金中的二種以上進行弱脫氧-LF爐造白渣-RH真空碳脫氧-LF精煉深脫硫-鈦鐵和硼鐵合金化-鋼液鈣處理-低過熱度澆鑄。其中弱脫氧時鋼液中酸溶鋁含量小于0.0020％；RH真空碳脫氧時鋼液中的溶解氧含量為0.0015～0.0030％；澆鑄前鋼液中鈦/鋁質(zhì)量比≥10。本發(fā)明采用真空碳脫氧和加鈦鐵終脫氧的脫氧合金化工藝，嚴格控制鋼液中鋁、鈦和氧含量，從而使鋼液在凝固過程中充分析出0.2～2μm的Ti2O3夾雜，這種氧化物夾雜在管線鋼焊接熱影響區(qū)會誘發(fā)針狀鐵素體，達到細化焊接熱影響區(qū)組織，提高焊接熱影響區(qū)強度和韌性的目的。
文檔編號C21C7/10GK101705412SQ20091006293
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者薛正良, 齊江華 申請人:武漢科技大學