一种具有优异焊接性能的400MPa级TMCP钢板及其生产方法与流程

本发明属于金属材料生产，具体涉及采用一种具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板及其生产方法。

背景技术：

1、大线能焊接可以大幅提高焊接作业效率，减少人工劳动量，缩短施工周期，因而也成了当前下游结构厂追求的方向之一。但是由于大线能量焊接会使焊接接头熔合线近旁经历1250℃以上的峰值温度，以及焊后热影响区急剧增宽，邻近熔合线位置会出现粗晶区，导致该位置韧性指标急剧下降，所以钢材和焊材如何适应这种严苛条件，在焊接接头保有满足服役要求的强韧性，成为重点要解决的问题。以往的研究者们采用的各种方法，大多是通过对钢的成分和夹杂物进行限定，意图获得期望的效果，如公开号为cn1962916a、cn103343284a、cn102459656a、cn106574316b、cn106756543a、cn108677088a ，而对于如何稳定获得最终效果的冶炼关键技术方法罕有着墨。公开号cn102191429a提出在模铸中在铸模添加mg、fe2o3等控制氧化物的方法，这种方法在连铸生产中无法实施。公开号cn103215507b提出在转炉后控制脱氧剂加入顺序，在ti脱氧后以al脱氧，这种方法会过早形成过多的al2o3类氧化物，后续钢中的氧化物类型、尺度和分布可控性不佳，影响最终应用效果的稳定性。

技术实现思路

1、本发明公开了一种具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板及其生产方法，着眼于冶炼过程中夹杂物形成时机和在钢中的存续状态对最终大线能焊接应用效果的影响，以解决现有技术中的问题。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板，其特征在于：包括如下质量百分比的各组分：c：0.04-0.07%，si:0.11-0.22%，mn：1.27-1.57%，p≤0.006%，s≤0.0013%，cr≤0.22%，ni：0.23-0.37%，cu：0.12-0.32%，nb≤0.017%，mo≤0.005%，v≤0.045%，ti：0.011-0.016%，als：0.015-0.035%，n：40-60ppm，且ti含量与n含量关系满足0.75≤[（n%wt/14）-(ti%wt-0.003%wt)/48]×10000≤2.0，其余为fe及不可避免之杂质；

4、钢板生产过程以转炉冶炼，通过lf和rh精炼，连铸成坯料，经热轧制成钢板，其冶炼过程控制转炉出钢c在0.04%以下，以simn合金预脱氧到自由氧30~100ppm，以tife进行深脱氧，令钢中ti含量达到0.010~0.030%，且al≤0.005%，然后按每吨钢液加入180~220g金属mg比例向钢中打入nimg合金线，在lf精炼处理工序造白渣并精调合金元素含量，其后进行rh脱气处理，并调整n含量，在rh处理后进行连铸，连铸时在连铸中间包向钢液中喂入al合金线，目标为钢坯中的als含量在0.015~0.035%，连铸坯采用150~250mm厚度断面，并控制铸坯的横断面等轴晶率≤25%。

5、本发明还公开了一种具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板的制造方法，其特征在于：工艺流程如下：转炉冶炼-simn合金预脱氧-ti脱氧-mg处理-炉外精炼lf-真空脱气rh-中间包喂al线-板坯连铸-轧制，其中：

6、1）转炉出钢碳控制在0.04%以下，出钢过程先以simn合金进行预脱氧，脱氧到自由氧在30~100ppm时，以tife进行深脱氧，令钢中ti含量达到0.010~0.030%wt后再向钢中打入nimg合金线；

7、2）向钢中打入nimg合金线，喂线量按每吨钢液加入180~220g金属mg比例，喂入nimg合金线后至rh处理后上机连铸前，控制钢中的al含量始终按≤0.005%wt；

8、3）在rh工序及其后工序需调整n含量，保障铸坯中n含量范围为“35~60ppm”，且ti含量与n含量关系满足0.75≤[（n%wt/14）- (ti%wt-0.003%wt)/48]×10000≤2.0；

9、4）连铸时需在连铸中间包向钢液中喂入al合金线，目标为化学成分中的als含量在0.015~0.035%；

10、5）连铸生产选择150~250mm厚度铸坯，并控制铸坯的横断面等轴晶率≤25%。

11、进一步的：钢板成品厚度为6~60mm，拉伸性能reh≥390mpa，rm≥510mpa，-60℃横向冲击功kv2≥200j，在钢板经过焊接热输入≤300kj/cm焊接后，焊接接头热影响区韧性达到-40℃的冲击韧性kv2≥60j。

12、本发明与现有技术相比的优点在于：钢板制造工艺稳定可靠，产品焊接接头热影响韧性稳定，波动小。特别是在厚度增加后，在大线能焊接条件下，焊接接头（尤其是近熔合线位置）-40℃低温韧性指标安定，可以充分保障大型结构件安全稳定服役。

技术特征：

1.一种具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板，其特征在于：包括如下质量百分比的各组分：c：0.04-0.07%，si:0.11-0.22%，mn：1.27-1.57%，p≤0.006%，s≤0.0013%，cr≤0.22%，ni：0.23-0.37%，cu：0.12-0.32%，nb≤0.017%，mo≤0.005%，v≤0.045%，ti：0.011-0.016%，als：0.015-0.035%，n：40-60ppm，且ti含量与n含量关系满足0.75≤[（n%wt/14）-(ti%wt-0.003%wt)/48]×10000≤2.0，其余为fe及不可避免之杂质；

2.根据权利要求1所述的具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板的制造方法，其特征在于：工艺流程如下：转炉冶炼-simn合金预脱氧-ti脱氧-mg处理-炉外精炼lf-真空脱气rh-中间包喂al线-板坯连铸-轧制，其中：

3.根据权利要求2所述的具有优异焊接性能的400mpa级tmcp钢板的制造方法，其特征在于：所制备的钢板，成品厚度为6~60mm，拉伸性能reh≥390mpa，rm≥510mpa，-60℃横向冲击功kv2≥200j，在钢板经过焊接热输入≤300kj/cm焊接后，焊接接头热影响区韧性达到-40℃的冲击韧性kv2≥60j。

技术总结
一种具有优异焊接性能的400MPa级TMCP钢板及其制造方法，属于金属材料生产技术领域。钢板采用150~250mm厚度连铸坯生产，其冶炼过程以SiMn合金预脱氧，以TiFe进行深脱氧，然后喂入NiMg合金线，在LF精炼处理工序造白渣并精调合金元素含量，其后进行RH脱气处理，调整N含量。连铸钢坯厚度≥4倍成品钢板厚度，控制连铸坯断面等轴晶区比例≤25%。连铸坯经过加热后通过控制轧制和控制冷却工艺制成6~60mm厚度钢板。钢板ReH≥390MPa，Rm：≥510MPa，‑60℃横向KV2≥200J。在焊接热输入≤300KJ/cm焊接时，焊接接头热影响区‑40℃横向冲击功KV2≥60J。

技术研发人员：赵和明,王东明,曲之国,王世明,冯仰峰,于浩,杨海峰,马鑫,李伟,傅可人,马林,冯海州
受保护的技术使用者：日钢营口中板有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8