一種大線能量焊接鋼板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大線能量焊接鋼板的制備方法，所述鋼板由C、Mn、Si、Ni、Cr、V、Ti、P、S、O、Als、Ca和Fe組成，所述制備方法包括以下步驟：鋼水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包爐或鋼包吹氬精煉、連鑄、軋制成板，其中轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉時(shí)，釩鐵、鎳鐵、鈦鐵在爐前隨廢鋼加入；在精煉期加入鉻鐵、鈣線，使鋼中的化學(xué)成份滿足所述鋼板的成份的要求，其中連鑄時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制在1530～1550℃，所述軋制成板包括：開軋溫度1200～1220℃，控軋末三道累計(jì)壓下率≥42％，終軋溫度880～900℃。
【專利說明】一種大線能量焊接鋼板的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大線能量焊接鋼板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度的加快，各領(lǐng)域鋼結(jié)構(gòu)日益大型化，為進(jìn)一步提高焊接效率、大幅度降低鋼結(jié)構(gòu)焊接勞動(dòng)強(qiáng)度和制作成本，對(duì)制作大型鋼結(jié)構(gòu)的鋼板的強(qiáng)韌性和鋼板能承受的焊接線能量要求逐步提高，為此，技術(shù)人員對(duì)鋼板成份及生產(chǎn)方法進(jìn)行各種改進(jìn)，以期達(dá)到更好的性能，但是仍然存在各種不足。
[0003]如日本專利JP20070158284和中國(guó)專利200710052132生產(chǎn)工藝中均采用常規(guī)的Al脫氧，該脫氧方式易產(chǎn)生惡化鋼板和焊接熱影響區(qū)(HAZ)強(qiáng)韌性的Al2O3夾雜物，從而嚴(yán)重影響鋼板的焊接性能，且前者還含有相對(duì)較多N1、Cr、Mo、V等貴金屬元素，增加了合金化成本。
[0004]另外，中國(guó)專利200510023216公開了一種可大線能量焊接的厚鋼板。該發(fā)明從合金設(shè)計(jì)入手，采用極低碳C-高M(jìn)n-Nb微合金鋼作為基礎(chǔ)，適當(dāng)?shù)乜刂艫ls含量、進(jìn)行B-Mg微合金化、REM處理及控制Ti/N等冶金技術(shù)手段，并優(yōu)化TMCP工藝，使獲得均勻優(yōu)異的母材鋼板低溫韌性的同時(shí)，大線能量焊接時(shí)HAZ的低溫韌性也同樣優(yōu)異。但是其缺點(diǎn)在于所采用的微合金化技術(shù)生產(chǎn)的鋼板可承受的焊接線能量較低，此外，極低碳C-高M(jìn)n-Nb微合金鋼對(duì)于正常軋制時(shí)鑄坯加熱要求的溫度也較高，不利于節(jié)能減排。
[0005]此外，文獻(xiàn)(李敏，鄭香增。大線能量焊接用鋼的研究概況，山東冶金，2008，30(3):8-12)介紹了目前國(guó)內(nèi)外眾多鋼鐵企業(yè)在競(jìng)相開發(fā)適于大線能量焊接(超過500kJ/cm)，同時(shí)具有高強(qiáng)度、低焊接裂紋敏感性的品種鋼。其化學(xué)成分相對(duì)復(fù)雜，N1、Cr、Mo、V均為貴金屬，合金化成本高，大大限制了使用。
[0006]文獻(xiàn)(卜勇，尹法章等。稀土和Ca、Mg元素對(duì)高強(qiáng)度鋼焊接熱影響區(qū)組織和韌性的影響，鋼鐵，2006，41 (4):71-76)介紹了添加REM和Ca、Mg元素可在鋼的大線高能焊接熱影響區(qū)中形成彌散穩(wěn)定的氧硫化物(CeCa)202S和(CeMg)202，有效地控制細(xì)小彌散的氧硫化合物，獲得適中奧氏體有效晶粒尺寸和提供HAZ中形成晶內(nèi)針狀鐵素體及穩(wěn)定活性的形核位置，促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體協(xié)同形核生長(zhǎng)，有效地使得HAZ組織微細(xì)化。不足之處在于，鋼板可承受的焊接線能量?jī)H為lOOkJ/cm，仍難以滿足對(duì)工業(yè)上對(duì)高強(qiáng)鋼超大線能量焊接性能的要求。
[0007]由此，大型、特大型鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼將面臨需同時(shí)滿足高強(qiáng)韌性能及超大線能量焊接性能的技術(shù)升級(jí) 和技術(shù)進(jìn)步的一些新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提出一種大線能量焊接鋼板的制備方法，該制備方法生產(chǎn)的鋼板強(qiáng)韌性匹配優(yōu)良，具有強(qiáng)度高、優(yōu)良的低溫韌性、高Z向性能以及能承受超大線能量(^ 500kJ/cm)，本發(fā)明方法制造的鋼板合金含量低，從而生產(chǎn)成本低、可廣泛適用于各種需要高效焊接的大型、特大型鋼結(jié)構(gòu)，而且生產(chǎn)過程容易控制，操作簡(jiǎn)單，適合規(guī)模生產(chǎn)。
[0009]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種大線能量焊接鋼板的制備方法，所述鋼板以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組份組成:C:0.12 ~0.16，Mn:1.2 ~1.6，Si:0.8 ~1.0，Ni:1.5 ~1.7，Cr:0.4 ~0.6，V:0.01 ~
0.03，Ti:0.05 ~0.15，P^0.020，S^0.015，O:0.001 ~0.005，Als:0.005 ~0.025、Ca:0.005~0.025，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述制備方法包括以下步驟:鋼水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包爐或鋼包吹氬精煉、連鑄、軋制成板，其中轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉時(shí)，釩鐵、鎳鐵、鈦鐵在爐前隨廢鋼加入；在精煉期加入鉻鐵、鈣線，使鋼中的化學(xué)成份滿足所述鋼板的成份的要求，其中連鑄時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制在1530~1550°C，所述軋制成板包括:開軋溫度1200~1220°C，控軋末三道累計(jì)壓下率≥42%，終軋溫度880~900°C。
[0011]本發(fā)明中化學(xué)組分的作用原理如下:
[0012]一般情況下，C對(duì)強(qiáng)韌性及其組織組成有較大的影響，對(duì)鋼板的工藝性能也有一定的影響，本發(fā)明控制的含量范圍能很好保證鋼板的強(qiáng)韌性。Si和Mn元素在鋼板中具有脫氧作用和合金化作用，并有強(qiáng)化韌性的作用。Ni有利于提高金屬的韌性尤其是低溫沖擊韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。鋼板中含一定的Cr元素有利于提高針狀鐵素體含量，并有細(xì)化鐵素體晶粒的作用，有助于熱處理后性能維持在較高的水平，并且Cr合金還是一種非常便宜的資源，有利于降低鋼板的生產(chǎn)成本。V元素能有效提高強(qiáng)度。Ti能控制先共析鐵素體的析出，提高晶內(nèi)針狀鐵素體含量.微量的O、Ca、及Als將會(huì)促使鋼板中產(chǎn)生以尺寸為I μ m以下的氧化物夾雜作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，這樣的氧化物夾雜可提高鋼板的強(qiáng)韌性。
[0013]本發(fā)明對(duì)合金元素的加入順序，是以脫氧為目的的元素先加，合金化元素后加。易氧化的貴重合金應(yīng)在脫氧良好的情況下加入，即應(yīng)在Fe-Mn、Fe-Si等脫氧劑全部加完以后再加，以減少燒損。難熔的不易氧化的合金如Fe-Cr、Fe-V, Fe-Ni等可加在轉(zhuǎn)爐或精煉爐內(nèi)。其它合金均加在鋼包內(nèi)。
[0014]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0015]I)通過合理的組份及配比，低合金元素設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出的高強(qiáng)鋼具備優(yōu)良的強(qiáng)韌性匹配，具有高強(qiáng)度(Rm≤660MPa)和優(yōu)良的低溫韌性(_20°C Akv≥230J)。
[0016]2)該鋼碳當(dāng)量較低，焊接性能優(yōu)異，可承受大線能量(≥530kJ/cm)焊接，在500kJ/cm大線能量焊接下，-20 0C時(shí)焊接熱影響區(qū)HAZ的夏比V型缺口沖擊韌性Akv ^ 120J?？娠@著簡(jiǎn)化焊接工藝，降低成本，大幅度提高了產(chǎn)品的焊接效率和施工進(jìn)度，適應(yīng)大生產(chǎn)要求。
[0017]3.本發(fā)明因具有優(yōu)異的力學(xué)性能和焊接性能，應(yīng)用于工程建設(shè)，可改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，提高施工效率2-5倍，同時(shí)保障工程質(zhì)量，可創(chuàng)造巨大直接和間接經(jīng)濟(jì)效益，并具有良好的社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例一
[0019]一種大線能量焊接鋼板的制備方法，所述鋼板以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組份組成:C:0.12，Mn:1.6，Si:0.8，Ni:1.7，Cr:0.4，V:0.03，Ti:0.05，P ≤ 0.020，S ≤ 0.015，O: 0.005，Als:0.005、Ca:0.025，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述制備方法包括以下步驟:鋼水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包爐或鋼包吹IS精煉、連鑄、軋制成板，其中轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉時(shí)，釩鐵、鎳鐵、鈦鐵在爐前隨廢鋼加入；在精煉期加入鉻鐵、鈣線，使鋼中的化學(xué)成份滿足所述鋼板的成份的要求，其中連鑄時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制在1530°c，所述軋制成板包括:開軋溫度1220°C，控軋末三道累計(jì)壓下率≥42%，終軋溫度880°C。
[0020]實(shí)施例二
[0021]一種大線能量焊接鋼板的制備方法，所述鋼板以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組份組成:C:0.16，Mn:1.2，Si:1.0, Ni:1.5，Cr:0.6，V:0.01，Ti:0.15，P ≤ 0.020，S ≤ 0.015，O:0.001，Als:0.025、Ca:0.005，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述制備方法包括以下步驟:鋼水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包爐或鋼包吹IS精煉、連鑄、軋制成板，其中轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉時(shí)，釩鐵、鎳鐵、鈦鐵在爐前隨廢鋼加入；在精煉期加入鉻鐵、鈣線，使鋼中的化學(xué)成份滿足所述鋼板的成份的要求，其中連鑄時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制在1550°c，所述軋制成板包括:開軋溫度1200°C，控軋末三道累計(jì)壓下率≥42%，終軋溫度900°C。
[0022]實(shí)施例三
[0023]一種大線能量焊接鋼板的制備方法，所述鋼板以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組份組成:C:0.14，Mn:1.4，Si:0.9，Ni:1.6，Cr:0.5，V:0.02，Ti:0.10，P ≤ 0.020，S ≤ 0.015，O:0.003，Als:0.015、Ca:0.015，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述制備方法包括以下步驟:鋼水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包爐或鋼包吹IS精煉、連鑄、軋制成板，其中轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉時(shí)，釩鐵、鎳鐵、鈦鐵在爐前隨廢鋼加入；在精煉期加入鉻鐵、鈣線，使鋼中的化學(xué)成份滿足所述鋼板的成份的要求，其中連鑄時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制在1540°c，所述軋制成板包括:開軋溫度1210°C，控軋末三道累計(jì)壓下率≥ 42%，終軋溫度890°C。
【權(quán)利要求】
1.一種大線能量焊接鋼板的制備方法，其特征在于，所述鋼板以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組份組成:c:0.12 ~0.16，Mn:1.2 ~1.6，Si:0.8 ~1.0，N1: 1.5 ~1.7，Cr:0.4 ~0.6，V:0.01 ~0.03, Ti:0.05 ~0.15, P ( 0.020, S ( 0.015,0:0.001 ~0.005, Als:0.005 ~。0.025、Ca:0.005~0.025，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述制備方法包括以下步驟:鋼水脫硫處理、轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、鋼包爐或鋼包吹IS精煉、連鑄、軋制成板，其中轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉時(shí)，釩鐵、鎳鐵、鈦鐵在爐前隨廢鋼加入；在精煉期加入鉻鐵、鈣線，使鋼中的化學(xué)成份滿足所述鋼板的成份的要求，其中連鑄時(shí)進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制在1530~1550°C，所述軋制成板包括:開軋溫度1200~1220°C，控軋末三道累計(jì)壓下率> 42%，終軋溫度880~。900。。。
【文檔編號(hào)】C22C38/58GK103789664SQ201210421747
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】錢永清 申請(qǐng)人:無錫市錫山區(qū)鵝湖鎮(zhèn)蕩口青蕩金屬制品廠