专利名称：焊接裂纹敏感性指数小于0．23的355MPa级低合金钢板的制造方法
技术领域：
本发明属于厚钢板生产领域，具体地说是一种焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的 355MPa级低合金钢板的制造方法。
背景技术：
随着海洋平台、船体结构、高层建筑和铁路桥梁等工程结构向大型化、安全性高、 整体性好的方向发展，关键承载部件要求采用厚规格50 100mm)、高强度(屈服强度 ^ 355MPa)、良好低温冲击韧性(纵向V型缺口试样_20°C冲击功> 41J)、优异焊接性能(焊接裂纹敏感性指数 Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B ^ 0. 23)和经正火处理后交货的钢板。355MPa级低合金厚钢板的生产，过去通常有如下三种方法
1、钢板采用铁素体+珠光体组织设计、普通轧制+正火处理工艺生产。按这种方法生产时，钢板的碳含量一般为0. 13 0. 17，不采取严格的控轧生产工艺，正火处理后，强度变化不大，低温韧性有明显改善。但由于钢板的碳含量偏高，焊接裂纹敏感性指数Pcm—般均高于0. 23，焊接性能不能满足以上所述钢板的要求。2、钢板采用铁素体+珠光体组织设计、控轧控冷工艺生产。按这种方法生产的低合金厚钢板，碳含量一般在0. 13附近，按严格的控轧控冷工艺生产后直接交货。由于钢板的强度和韧性与轧态组织的细化程度有关，随组织细化程度提高，强韧性改善。轧后组织的细化一般靠降低钢板返红温度降低、提高冷速来实现。但随之带来如下问题一是表面易出现贝氏体细晶硬化层，钢板冷成形时开裂的倾向增加；二是钢板经火工矫形或焊接后，热影响区晶粒长大，易产生软化现象，从而恶化钢板的使用性能。3、钢板采用低碳贝氏体组织设计、控轧控冷+回火工艺生产。按此种方法生产， 一般采用较低的碳含量和较高的合金含量，如0. 02 0. 06的碳含量、0. 2 0. 3的Mo或 0. 2 0. 3的Cr或同时加入，并加入较多的微合金化元素，如单独或同时加入0. 02 0. 05% 的Nb、0. 02 0. 06%的V、0. 010 0. 020%的Ti，经采用严格的控轧控冷+回火生产工艺后，低碳贝氏体厚钢板的强度、低温韧性及焊接性均能满足以上所述要求，但合金元素的加入，显著增加了合金资源消耗和生产成本。由此可见，现有低合金厚钢板的制造方法存在局限性，均不能以较低的成本满足以上所述性能的要求。必须以细铁素体+细珠光体组织设计和控制作为目标，在降碳和控轧控冷细化晶粒等现有工艺技术的基础上，探索新的工艺方法。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的355MPa级低合金钢板的制造方法。该制造方法生产工艺简便、性能质量稳定，得到的低合金钢板完全满足使用要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
一种焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的355MPa级低合金钢板的制造方法，其特征在于 该制造方法对钢板采用控轧控冷工艺轧制，并对热处理工艺进行控制，得到符合要求的低合金钢板，具体要求如下
1)对钢板采用控轧控冷工艺轧制连铸坯加热时的出炉温度为1200士20°C；粗轧阶段的开轧温度1160士20°C，最后三道次的总压下率彡40%，终轧温度彡10200C ；中间坯厚度为成品厚度的1. 5 3. 0倍；精轧阶段的开轧温度彡950°C，最后三道次的总压下率彡30%，终轧道次的压下率> 8%，终轧温度825士20°C ；钢板在终轧后经过层流冷却，钢板表面的冷却速度3 5°C /s，出层流时的返红温度为700°C -板厚(mm)；
该钢板的化学成分重量百分比控制范围=C 0. 10 0. 13、Mn :1. 45 1. 53,Si :0. 20 0. 30、Nb 0. 030 0. 040、V :0. 060 0. 070、Ti :0. 005 0. 015、Al :0. 020 0. 050、P (0. 013、S ^ 0. 003%，其余为Fe和不可避免的杂质；且该钢板的化学成分按重量百分比计符合焊接裂纹敏感性指数 Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5 B 彡 0. 23 ；
2)轧制后的钢板热处理工艺为加热温度880-920°C，保温时间按1 1.5°C /mmX板厚(mm)进行控制，冷却时在淬火机上进行控冷，钢板出淬火机时的返红温度68(T720°C，得到焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的355MPa级低合金钢板。本发明中，在淬火机上进行控冷时，上下水比1:1. 5。本发明在钢坯的冶炼生产过程中要控制如下几个工艺环节 1、转炉终点控制c=0. 04-0. 08%, P 彡 0. 010%, S 彡 0. 012%。2、钢液必须经过RH处理，RH的真空压力小于5毫巴，保持时间10分钟以上；精炼结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅12分钟以上。3、坯料不得有内裂和表面裂纹。本发明所述钢板的焊接裂纹敏感性指数小于0. 23，具有良好的焊接性能。所述钢板在表层下1/4处的-20°C纵向冲击功> 200J、具有优异的低温韧性。本发明生产工艺简便，得到的钢板性能质量稳定。
图1是本发明得到的低合金钢板表层的金相组织示意图。图2是本发明得到的低合金钢板表层下1/4处的金相组织示意图。图3是本发明得到的低合金钢板表层下1/2处的金相组织示意图。
具体实施例方式实施例1
钢板规格50mm，坯料经过转炉冶炼，LF精炼，RH真空处理和保护连铸，坯料的主要化学成分按重量百分比为:C :0. 10、Mn :1. 48、Si :0. 25、Nb :0. 035、V :0. 065、Ti :0. 011、Al 0. 03,P 彡 0. OUS 彡 0. 002，其余为 Fe。坯料经加热后，开轧温度约为115(T1170°C，坯料厚度沈0讓，粗轧4道次，粗轧后三道次总压下率彡40%，中间坯厚度为90mm，89(TC精轧，精轧5道次，精轧道次压下率
4彡10%，终轧温度830°C，精轧后以5°C /s冷速加速冷却，返红温度控制在650士20°C范围内。正火工艺910°C保温1小时后空冷。其机械性能为屈服强度356. 8MPa,抗拉强度487. 7MPa,延伸率33%，冲击功为 237J。从上可以看出，按上述工艺抗拉强度不足，屈服强度余量小，但延伸率和冲击功良好。按本发明所述方法对上述工艺进行了改进，将轧后热处理工艺改为910°C保温1 小时后经淬火机控制冷却，上下水比1:1. 5，控制返红温度为700士20°C。按本发明所述方法生产的钢板，屈服强度和抗拉强度分别为393. 3MPa和514. 8MPa,延伸率29. 3%，-20°C纵向冲击功为320J。实施例2
钢板规格38mm，坯料经过转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理和保护连铸，坯料的主要化学成分重量百分比为:C :0. 08、Mn :1. 45、Si :0. 23、Nb :0. 032、V :0. 055、Ti :0. 012、Al 0. 027, P 彡 0. 012、S 彡 0. 002，其余为 Fe。坯料经加热后，开轧温度约为115(T1170°C，粗轧4道次，粗轧后三道次总压下率彡40%，中间坯厚度为80mm，93(TC精轧，精轧5道次，精轧道次压下率彡10%，终轧温度 835°C，精轧后以3°C/s加速冷却，返红温度控制在660士20°C范围内。正火工艺910°C，保温40分钟，后经淬火机控冷，上下水比1:1. 5，出淬火机温度为67(T680°C后空冷。钢板力学性能为屈服强度360. 4MPa、抗拉强度477. 3MPa、延伸率34%、_20°C冲击功 250J。从上可以看出，按上述工艺抗拉强度不足，屈服强度余量小，但延伸率和冲击功良好。按本发明所述方法对上述工艺进行了改进，将钢板坯料的碳含量提高到0. 11，其它工艺不变。按本发明所述方法生产的钢板，屈服强度和抗拉强度分别为403. 3MPa和 515. 5MPa，延伸率30. 5%, _20°C纵向冲击功为290J。实施例3
一种焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的355MPa级低合金钢板的制造方法，该制造方法对钢板采用控轧控冷工艺轧制，并对热处理工艺进行控制，得到符合要求的低合金钢板。根据本发明的成分要求，经过转炉冶炼，LF精炼，RH真空处理和保护连铸后制成坯料，再按本发明所述的制造方法，将坯料经两阶段控制轧制、控制冷却和轧后热处理后， 共轧制5块钢板，厚度为45mm，其化学成分见表1，力学性能见表2。表1本发明实施例的化学成分(wt%)
权利要求
1.一种焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的355MPa级低合金钢板的制造方法，其特征在于该制造方法对钢板采用控轧控冷工艺轧制，并对热处理工艺进行控制，得到符合要求的低合金钢板，具体要求如下1)对钢板采用控轧控冷工艺轧制连铸坯加热时的出炉温度为1200士20°C；粗轧阶段的开轧温度1160士20°C，最后三道次的总压下率彡40%，终轧温度彡10200C ；中间坯厚度为成品厚度的1. 5 3. 0倍；精轧阶段的开轧温度彡950°C，最后三道次的总压下率彡30%，终轧道次的压下率> 8%，终轧温度825士20°C ；钢板在终轧后经过层流冷却，钢板表面的冷却速度3 5°C /s,出层流时的返红温度为700°C -板厚；该钢板的化学成分重量百分比控制范围=C 0. 10 0. 13、Mn:1.45 1.53、Si :0. 20 0. 30、Nb 0. 030 0. 040、V :0. 060 0. 070、Ti :0. 005 0. 015、Al :0. 020 0. 050、P (0. 013、S ^ 0. 003%，其余为Fe和不可避免的杂质；且该钢板的化学成分按重量百分比计符合焊接裂纹敏感性指数 Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5 B 彡 0. 23 ；2)轧制后的钢板热处理工艺为加热温度880-920°C，保温时间按1 1.5°C /mmX板厚进行控制，冷却时在淬火机上进行控冷，钢板出淬火机时的返红温度68(T720°C，得到焊接裂纹敏感性指数小于0. 23的355MPa级低合金钢板。
2.根据权利要求1所述的焊接裂纹敏感性指数小于0.23的355MPa级低合金钢板的制造方法，其特征在于在淬火机上进行控冷时，上下水比1:1.5。
全文摘要
本发明公开了一种焊接裂纹敏感性指数低于0.23的355MPa级低合金钢板的制造方法。钢板的化学成分按如下重量百分比范围控制C0.10～0.13、Mn1.45～1.53、Si0.20～0.30、Nb0.030～0.040、V0.060～0.070、Ti0.005～0.015、Al0.020～0.050、P≤0.013、S≤0.003%，其余为Fe和不可避免的杂质。钢板经严格的控轧控冷工艺轧制后，再经过880-920℃加热、保温1～1.5min/mm×板厚、淬火机控制680~720℃返红的热处理后交货。该钢板焊接裂纹敏感性指数小于0.23，表层下1/4处的-20℃纵向冲击功≥200J，具有优异的低温韧性和良好的焊接性能。本发明工艺简便、易实现工业化生产。
文档编号B21B37/00GK102409234SQ201110358089
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者何烈云, 刘利刚, 李翔, 楚觉非, 王新平, 王玉辉, 王青峰, 陶涛 申请人:南京钢铁股份有限公司, 燕山大学