一种低碳高强焊丝钢及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种低碳高强焊丝钢，所述低碳高强焊丝钢中Ti和B的重量比例为8?12：1，本发明还公开了一种低碳高强焊丝钢的生产方法，该方法包括电炉或转炉冶炼、LF炉精炼，及吹Ar、吊包几个步骤。采用本发明生产的焊丝钢，焊后钢板韧性明显提高，与现有的焊丝钢相比，冲击功Akv2:0°C提高了41?172J;-10°C提高了22?142J20°C提高了21?96J30°C提高了28?88J，而且无需改造任何生产设备、无需对现有生产工艺作重大调整，具有工艺线路简单，可操作性强，易于控制，成本低等特点。
【专利说明】一种低碳高强焊丝钢及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低碳高强焊丝钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 钢的焊接性是一个很复杂的工艺性能，因为它既与焊接裂纹的敏感性有关，又与 服役条件和试验温度下所要求的韧性有密切联系。CO 2气体保护焊和管线埋弧焊等镀铜焊 丝都是一种高效、节能、节材的焊接材料，焊锋成型美观，适用于低碳钢和低合金钢的焊接。 其含碳量都较低，大多都在〇. 1%以下，同时含有3丨^11、5、？、〇^0、11、￥、8、41州等合金 元素。其中Ti-B系列焊丝钢也属于其中一种，但是Ti和B元素的范围及适当的配比对焊 接性能有明显的影响。
[0003] 钛是一种强烈的脱氧元素，也能和氮化合成TiN而起固氮作用，提高焊缝金属抗 氮气孔的能力。在焊接性方面，含Ti合金钢的主要优点是可以制止焊接HAZ晶粒的粗化， 从而有益于HAZ显微组织中更多的多边形铁素体的生成，既可提高韧性，又有利于降低冷 裂纹敏感性。在大线能量条件下，钛对HAZ显微组织的主要影响在于控制奥氏体的晶粒尺 寸，这就为多边形铁素体的成核提供了条件，从而替代了主要为侧板条铁素体的情形。
[0004] HAZ显微组织（和韧性）的最佳含硼量明显地取决于奥氏体晶粒尺寸。含硼量在 Ilppm的水平上，这与在靠近熔合线附近，甚至在大线能量条件下的晶粒粗化区中，抑制生 成先共析铁素体所需的含硼量相比已经是偏多了。其次，为了使韧性值保持适当，特别是在 晶粒粗化区，对于低碳微合金钢，含硼量应不超过10?15ppm(指全部含硼量）。
[0005] 在焊接时焊材中的B能向HAZ扩散，扩散的B可与母材中因高温分解出的N结合， 增加晶内的铁素体晶核，从而降低了钢中的游离N。焊接后冷却速度较小时，B的扩散距离 将增加，因此对厚件的焊接更为有效。B含量也要适中，过高或过低都对熔敷金属的韧性不 利。焊丝钢中的Ti、B加入量应适当配合，用B来抑制先共析铁素体，使之在较低温度下发 生奥氏体向铁素体相变，用Ti来得到大量的相变核心，使相变温度降低，得到以AF为主的 组织，从而改善了熔敷金属的韧性。Ti和B在焊缝组织中含量适当，可以使焊缝组织得到细 化才有利于韧性的提高。
[0006] 传统生产的Ti-B焊丝钢时，基本没有控制过Ti-B含量比例，只是按化学成分标准 要求范围控制就可以了，以致焊接过程中出现焊后钢板韧性有较大的波动，表现为焊材质 量不稳定。如传统生产的Ti : B比范围从（4 : 1)到（27 : 1)，范围非常宽，导致焊后钢 板的韧性值（Akv2)波动较大，如0°C :65?314J(平均值124J) ;-10°C :53?281J(平均值 131J) ;-20°C:47 ?236J(平均值 117J) ;-30°C:34 ?191J(平均值 91J)。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种低碳高强焊丝钢及其生产方法，以提高焊后钢板的韧 性。
[0008] 上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0009] -种低碳高强焊丝钢，所述低碳高强焊丝钢中Ti和B的重量比例为8?12 : 1。
[0010] 一种低碳高强焊丝钢的生产方法，包括电炉或转炉冶炼、LF炉精炼，及吹Ar、吊包 几个步骤，其中：在进行LF炉精炼时，先造渣，再对C、Si、Mn、P、S、Mo元素的含量进行微调， 使各元素的重量含量为：C :彡0· 08%，Si :彡0· 20%，Mn :1· 50?L 70%，P :彡0· 012%， S 0. 003%，Mo :0. 3?0. 4%，最后添加钛铁合金和B铁使钢水中Ti和B的重量比例为 8 ?12 : 1。
[0011] 优选地，所述钛铁合金按3. 4?3. 9Kg/吨钢水的添加量添加，添加了钛铁合金后 先加热8?15min ;再按0. 32?0. 39Kg/吨钢水的添加量加入B铁。设定加热时间，保证 钛铁合金能完全熔化，但如果加热时间过长，钢中的Ti元素与Si、Al元素发生相互反应，使 得Ti含量的收得率减少。
[0012] 优选地，电炉或转炉冶炼时，出钢温度T = 1620?1640°C ;出钢1/3时加入铝锭 0.8?lKg/t、活性石灰6?9kg/t。设定出钢温度的控制范围，主要是为了防止出钢温度过 高，导致回磷，保证不了最终的P含量；设定铝锭的加入量，主要是减轻精炼炉内脱S时间， 防止精炼时间过长造成钢水吸气过多；设定活性石灰的加入量，主要是因为初炼炉钢水经 过了深度脱P和脱C，钢水过氧化比较严重，加入一定量的活性石灰能比较好的保护钢水不 吸气，减轻N的摄入，保证钢水纯净度。
[0013] 本发明的有益效果是：
[0014] 采用本发明生产的焊丝钢，焊后钢板韧性明显提高，与现有的焊丝钢相比，冲击功 Akv2 :0°C提高了 41 ?172J ;-10°C提高了 22 ?142J ;-20°C提高了 21 ?96J ;-30°C提高了 28?88J，另外焊接热影响区范围缩小，焊缝及热影响区内晶粒细化程度比较明显，而且无 需改造任何生产设备、无需对现有生产工艺作重大调整，具有工艺线路简单，可操作性强， 易于控制，成本低等特点。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合实施例对本发明进行详细地说明。
[0016] 实施例1
[0017] 一种低碳高强焊丝钢的生产方法，包括以下步骤：
[0018] 1)电炉（或转炉）冶炼：出钢温度：T = 1630°C ;出钢1/3时加入铝锭0· 9Kg/t、 活性石灰7kg/t，出钢过程严禁下渣。
[0019] 2)钢水进入精炼炉前，向钢水中加入金属锰14kg/t和钥铁0. 56kg/t ;
[0020] 3)精炼炉分3批加入石灰等原材料进行造渣；
[0021] 4)待渔变白后,对C、Si、Μη、P、S、Mo元素的含量进行微调,使各元素的重量含量 为：C :彡 0· 08%, Si :彡 0· 2%, Mn :1· 5 ?I. 7%, P :彡 0· 012%, S :彡 0· 003%, Mo :0· 3 ? 0. 4%，待所有成分调整完毕后，再加入常规的钛铁合金（钛含量在30%左右）3. 5Kg/t，再 加热9min。
[0022] 5)最后加入常规的8铁出含量在20%左右）0.32此八。
[0023] 6)成分调整好后软吹Ar 5min以上，吹Ar强度以渣面微微波动为佳，使钢水成分、 温度均匀，吊包过程加入粉状覆盖剂覆盖整个钢液面。
[0024] 焊丝钢中 C、Si、Mn、P、S、Mo、Ti、B 元素的含量：C :0· 06%，Si :0· 13%，Mn :1· 52%， P :0. 009%, S :0. 001%, Mo :0. 33%, Ti :0. 056%, B :0. 0066%。
[0025] 焊后钢板韧性（均为平均值）值见表I :
[0026] 表 1
【权利要求】
1. 一种低碳高强焊丝钢，其特征在于所述低碳高强焊丝钢中Ti和B的重量比例为8? 12 : 1〇
2. -种低碳高强焊丝钢的生产方法，包括电炉或转炉冶炼、LF炉精炼，及吹Ar、吊包几 个步骤，其特征在于：在进行LF炉精炼时，先造渣，再对C、Si、Μη、P、S、Mo元素的含量进行 微调，使各元素的重量含量为：C :彡0· 08%，Si :彡0· 2%，Mn :1· 5?I. 7%，P :彡0· 012%， S 0. 003%，Mo :0. 3?0. 4%，最后添加钛铁合金和B铁使钢水中Ti和B的重量比例为 8 ?12 : 1。
3. 如权利要求2所述的低碳高强焊丝钢的生产方法，其特征在于：所述钛铁合金按 3. 4?3. 9Kg/吨钢水的添加量添加，添加了钛铁合金后先加热8?15min ;再按0. 32? 0. 39Kg/吨钢水的添加量加入B铁。
4. 如权利要求2所述的低碳高强焊丝钢的生产方法，其特征在于：电炉或转炉冶炼时， 出钢温度T = 1620?1640°C;出钢1/3时加入铝锭0. 8?IKg/吨、活性石灰6?9kg/吨。
【文档编号】C22C33/06GK104213023SQ201410448245
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】黄海玲, 陈庆丰, 崇鹏, 韦泽洪, 陈华强, 张渊普, 杜方, 李媛 申请人:武汉钢铁(集团)公司