一种大线能量焊接钢板的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种大线能量焊接钢板的制备方法，所述钢板由C、Mn、Si、Ni、Cr、V、Ti、P、S、O、Als、Ca和Fe组成，所述制备方法包括以下步骤：钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹氩精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁、钙线，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1530～1550℃，所述轧制成板包括：开轧温度1200～1220℃，控轧末三道累计压下率≥42％，终轧温度880～900℃。
【专利说明】一种大线能量焊接钢板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种大线能量焊接钢板的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展与国家基础设施建设速度的加快，各领域钢结构日益大型化，为进一步提高焊接效率、大幅度降低钢结构焊接劳动强度和制作成本，对制作大型钢结构的钢板的强韧性和钢板能承受的焊接线能量要求逐步提高，为此，技术人员对钢板成份及生产方法进行各种改进，以期达到更好的性能，但是仍然存在各种不足。
[0003]如日本专利JP20070158284和中国专利200710052132生产工艺中均采用常规的Al脱氧，该脱氧方式易产生恶化钢板和焊接热影响区(HAZ)强韧性的Al2O3夹杂物，从而严重影响钢板的焊接性能，且前者还含有相对较多N1、Cr、Mo、V等贵金属元素，增加了合金化成本。
[0004]另外，中国专利200510023216公开了一种可大线能量焊接的厚钢板。该发明从合金设计入手，采用极低碳C-高Mn-Nb微合金钢作为基础，适当地控制Als含量、进行B-Mg微合金化、REM处理及控制Ti/N等冶金技术手段，并优化TMCP工艺，使获得均匀优异的母材钢板低温韧性的同时，大线能量焊接时HAZ的低温韧性也同样优异。但是其缺点在于所采用的微合金化技术生产的钢板可承受的焊接线能量较低，此外，极低碳C-高Mn-Nb微合金钢对于正常轧制时铸坯加热要求的温度也较高，不利于节能减排。
[0005]此外，文献(李敏，郑香增。大线能量焊接用钢的研究概况，山东冶金，2008，30(3):8-12)介绍了目前国内外众多钢铁企业在竞相开发适于大线能量焊接(超过500kJ/cm)，同时具有高强度、低焊接裂纹敏感性的品种钢。其化学成分相对复杂，N1、Cr、Mo、V均为贵金属，合金化成本高，大大限制了使用。
[0006]文献(卜勇，尹法章等。稀土和Ca、Mg元素对高强度钢焊接热影响区组织和韧性的影响，钢铁，2006，41 (4):71-76)介绍了添加REM和Ca、Mg元素可在钢的大线高能焊接热影响区中形成弥散稳定的氧硫化物(CeCa)202S和(CeMg)202，有效地控制细小弥散的氧硫化合物，获得适中奥氏体有效晶粒尺寸和提供HAZ中形成晶内针状铁素体及稳定活性的形核位置，促进晶内铁素体协同形核生长，有效地使得HAZ组织微细化。不足之处在于，钢板可承受的焊接线能量仅为lOOkJ/cm，仍难以满足对工业上对高强钢超大线能量焊接性能的要求。
[0007]由此，大型、特大型钢结构用高强钢将面临需同时满足高强韧性能及超大线能量焊接性能的技术升级 和技术进步的一些新课题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提出一种大线能量焊接钢板的制备方法，该制备方法生产的钢板强韧性匹配优良，具有强度高、优良的低温韧性、高Z向性能以及能承受超大线能量(^ 500kJ/cm)，本发明方法制造的钢板合金含量低，从而生产成本低、可广泛适用于各种需要高效焊接的大型、特大型钢结构，而且生产过程容易控制，操作简单，适合规模生产。
[0009]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种大线能量焊接钢板的制备方法，所述钢板以重量百分数计由以下组份组成: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，其余为Fe及不可避免的杂质，所述制备方法包括以下步骤:钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹氩精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁、钙线，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1530~1550°C，所述轧制成板包括:开轧温度1200~1220°C，控轧末三道累计压下率≥42%，终轧温度880~900°C。
[0011]本发明中化学组分的作用原理如下:
[0012]一般情况下，C对强韧性及其组织组成有较大的影响，对钢板的工艺性能也有一定的影响，本发明控制的含量范围能很好保证钢板的强韧性。Si和Mn元素在钢板中具有脱氧作用和合金化作用，并有强化韧性的作用。Ni有利于提高金属的韧性尤其是低温冲击韧性，降低脆性转变温度。钢板中含一定的Cr元素有利于提高针状铁素体含量，并有细化铁素体晶粒的作用，有助于热处理后性能维持在较高的水平，并且Cr合金还是一种非常便宜的资源，有利于降低钢板的生产成本。V元素能有效提高强度。Ti能控制先共析铁素体的析出，提高晶内针状铁素体含量.微量的O、Ca、及Als将会促使钢板中产生以尺寸为I μ m以下的氧化物夹杂作为针状铁素体的形核质点，这样的氧化物夹杂可提高钢板的强韧性。
[0013]本发明对合金元素的加入顺序，是以脱氧为目的的元素先加，合金化元素后加。易氧化的贵重合金应在脱氧良好的情况下加入，即应在Fe-Mn、Fe-Si等脱氧剂全部加完以后再加，以减少烧损。难熔的不易氧化的合金如Fe-Cr、Fe-V, Fe-Ni等可加在转炉或精炼炉内。其它合金均加在钢包内。
[0014]本发明具有如下有益效果:
[0015]I)通过合理的组份及配比，低合金元素设计，生产出的高强钢具备优良的强韧性匹配，具有高强度(Rm≤660MPa)和优良的低温韧性(_20°C Akv≥230J)。
[0016]2)该钢碳当量较低，焊接性能优异，可承受大线能量(≥530kJ/cm)焊接，在500kJ/cm大线能量焊接下，-20 0C时焊接热影响区HAZ的夏比V型缺口冲击韧性Akv ^ 120J。可显著简化焊接工艺，降低成本，大幅度提高了产品的焊接效率和施工进度，适应大生产要求。
[0017]3.本发明因具有优异的力学性能和焊接性能，应用于工程建设，可改善现场生产环境，提高施工效率2-5倍，同时保障工程质量，可创造巨大直接和间接经济效益，并具有良好的社会效益。
【具体实施方式】
[0018]实施例一
[0019]一种大线能量焊接钢板的制备方法，所述钢板以重量百分数计由以下组份组成: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，其余为Fe及不可避免的杂质，所述制备方法包括以下步骤:钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹IS精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁、钙线，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1530°c，所述轧制成板包括:开轧温度1220°C，控轧末三道累计压下率≥42%，终轧温度880°C。
[0020]实施例二
[0021]一种大线能量焊接钢板的制备方法，所述钢板以重量百分数计由以下组份组成: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，其余为Fe及不可避免的杂质，所述制备方法包括以下步骤:钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹IS精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁、钙线，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1550°c，所述轧制成板包括:开轧温度1200°C，控轧末三道累计压下率≥42%，终轧温度900°C。
[0022]实施例三
[0023]一种大线能量焊接钢板的制备方法，所述钢板以重量百分数计由以下组份组成: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，其余为Fe及不可避免的杂质，所述制备方法包括以下步骤:钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹IS精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁、钙线，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1540°c，所述轧制成板包括:开轧温度1210°C，控轧末三道累计压下率≥ 42%，终轧温度890°C。
【权利要求】
1.一种大线能量焊接钢板的制备方法，其特征在于，所述钢板以重量百分数计由以下组份组成: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，其余为Fe及不可避免的杂质，所述制备方法包括以下步骤:钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹IS精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁、钙线，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1530~1550°C，所述轧制成板包括:开轧温度1200~1220°C，控轧末三道累计压下率> 42%，终轧温度880~。900。。。
【文档编号】C22C38/58GK103789664SQ201210421747
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】钱永清 申请人:无锡市锡山区鹅湖镇荡口青荡金属制品厂