CN104759858B - 一种80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法，采用转炉—精炼—连铸—加热炉—轧制—热处理—焊接工艺流程，钢的化学组成质量百分比为：C≤0.07，Si=0.15～0.30，Mn=1.30～1.70，P≤0.012，S≤0.005，AlT=0.015～0.055，Cr≤0.50，Nb≤0.05，Ti0.03～0.05，Mo0.1～0.4，B=0.001～0.002，Ceq≤0.40，Pcm≤0.20，其余为Fe及不可避免的杂质元素。本发明根据80kg级低温不预热焊接高强钢焊接冷裂纹的影响因素确定80kg及低温不预热焊接高强钢的化学成分、碳当量及裂纹敏感系数，同时，对钢水浇铸前的氢含量、铸坯进加热炉前的温度、铸坯的加热工艺、轧制后的冷却及回火工艺、焊接工艺进行控制等等，得到符合5℃、15℃及常温下进行不预热焊接要求的80kg级高强钢板。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，是一种80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法。
背景技术
随着机械工业的迅速发展，焊接构件也在日益大型化、轻量化。在工程机械、矿山机械、高层建筑、车辆、锅炉及压力容器、船舶等许多行业中，低合金高强钢已经成为大型焊接结构中最主要的结构材料之一。
低合金高强钢焊接所面临的主要问题有焊接冷裂纹和热影响区的软化及脆化。为了防止焊接冷裂纹的产生，高强钢焊接时多采用预热工艺。预热温度的高低取决于钢材与焊材的焊接性、焊件结构形状和拘束度、焊接材料的含氢量及焊接环境条件等。如平煤机等煤机行业使用80kg级高强钢的预热温度达到100℃左右甚至更高。随着钢材碳当量、板厚、结构拘束度、焊接材料含氢量的增加及环境温度的降低，焊前预热温度需要相应提高。
高强钢焊接前的预热不仅恶化了劳动条件，使生产工艺复杂化，而且也影响了生产效率，增加了生产成本，不合理的、过高的预热还会对焊接接头的综合性能带来不利的影响。同时对于一些大型结构件的焊接及修复，这种预热工艺是很难实现的。因此，对高强钢不预热焊接技术性能的研究和改善具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法，根据合金元素及工艺技术对材料性能、微观组织、焊接冷裂纹等的影响，结合现有设备和工艺技术水平，生产出符合低温不预热焊接要求的80kg级高强钢。
发明的技术方案：
一种80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法，采用转炉—精炼—连铸—加热炉—轧制—热处理—焊接工艺流程，钢的化学组成质量百分比为：C≤0.07，Si=0.15～0.30，Mn=1.30～1.70，P≤0.012，S≤0.005，AlT=0.015～0.055， Cr≤0.50，Nb≤0.05，Ti0.03～0.05，Mo0.1～0.4，B=0.001～0.002，Ceq≤0.40，Pcm≤0.20，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
其关键工艺步骤包括：
（1）钢水上台浇铸前定氢，钢中氢含量不超过2 ppm，连铸坯堆冷，温度降低到100～200℃时送加热炉；
（2）铸坯加热速度8～12min/cm，加热段温度控制在1230～1260℃，均热段时间大于或等于50min，出炉温度1230～1250℃；
（3）轧制按正常操作进行，冷却采用DQ工艺，终冷温度≤260℃；然后采用685～695℃回火2h±10 min；
（4）在0～10℃、10～20℃及常温下分别采用等强与低强匹配对钢板进行不预热小铁研样CO2气体保护焊接，焊接结束后在室温下放48小时以上，焊缝不出现裂纹；
（5）不预热对接焊试验采用CO2气体保护，热输入分别为10kJ/cm、15kJ/cm、20kJ/cm，对接焊焊缝及热影响区性能达到钢种要求。
本发明的优点在于，根据80kg级低温不预热焊接高强钢焊接冷裂纹的影响因素确定80kg及低温不预热焊接高强钢的化学成分、碳当量及裂纹敏感系数，同时，对钢水浇铸前的氢含量、铸坯进加热炉前的温度、铸坯的加热工艺、轧制后的冷却及回火工艺、焊接工艺进行控制等等，得到符合5℃、15℃及常温下进行不预热焊接要求的80kg级高强钢板。
具体实施方式
实施例一：80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法
按转炉—精炼—连铸—加热炉—轧制—热处理—焊接工艺流程进行生产。
钢的化学组成、碳当量及裂纹敏感系数见表1。
表1 实施例一化学组成、碳当量及裂纹敏感系数
（1）钢水上台浇铸前进行定氢，钢中氢含量不超过1.8 ppm，连铸坯不进行热送热装，连铸坯进加热炉时测得铸坯温度为120～170℃；
（2）铸坯加热速度10min/cm，加热段温度控制在1245℃，铸坯均热时间60min，出炉温度1230℃；
（3）轧制按正常操作要点进行，冷却采用DQ工艺，终冷温度为210℃；然后采用690℃回火2小时；
（4）在5℃、15℃及常温下分别采用等强（大西洋CHW-80C1焊丝）与低强（大西洋CHW-70C1）匹配对钢板进行小铁研样CO2气体保护焊接，焊接结束后在室温下放48小时，焊缝不出现裂纹；
（5）对接焊接试验采用CO2气体保护，热输入分别10 kJ /cm、15 kJ /cm、20 kJ /cm，对接焊焊缝及热影响区性能达到钢种要求，见表2。
表2 实施例一对接接头冲击及拉伸试验结果
实施例二：80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法
按转炉—精炼—连铸—加热炉—轧制—热处理—焊接工艺流程进行生产。
钢的化学组成、碳当量及裂纹敏感系数见表3。
表3 实施例二化学组成、碳当量及裂纹敏感系数
（1）钢水上台浇铸前进行定氢，钢中氢含量不超过1.6 ppm，连铸坯不进行热送热装，连铸坯进加热炉时测得铸坯温度为110℃～150℃；
（2）铸坯加热速度9min/cm，加热段温度控制在1240℃，铸坯均热时间65min，出炉温度1235℃；
（3）轧制按正常操作要点进行，冷却采用DQ工艺，终冷温度为230℃；然后采用690℃回火2小时；
（4）在5℃、15℃及常温下分别采用等强（伊萨OK13.13焊丝）与低强（神钢MG-S63B焊丝）匹配对钢板进行小铁研样CO2气体保护焊接，焊接结束后在室温下放置48小时，焊缝不出现裂纹；
（5）焊接采用CO2气体保护，热输入分别10 kJ /cm、15 kJ /cm、20 kJ /cm，焊接完成后在室温下放48小时不出现裂纹，且对接焊焊缝及热影响区性能达到钢种要求，见表4。
表4 实施例二对接接头冲击及拉伸试验结果
Claims (1)
1.一种80kg级低温不预热焊接高强钢的生产方法，采用转炉—精炼—连铸—加热炉—轧制—热处理—焊接工艺流程，其特征在于：
钢的化学组成质量百分比为：C≤0.07，Si=0.15～0.30，Mn=1.30～1.70，P≤0.012，S≤0.005，AlT=0.015～0.055，Cr≤0.50，Nb≤0.05，Ti=0.03～0.05，Mo=0.1～0.4，B=0.001～0.002，Ceq≤0.40，Pcm≤0.20，其余为Fe及不可避免的杂质元素；
其工艺步骤包括：
（1）钢水上台浇铸前定氢，钢中氢含量不超过2 ppm，连铸坯堆冷，温度降低到100～200℃时送加热炉；
（2）铸坯加热速度8～12min/cm，加热段温度控制在1230～1260 ℃，均热段时间≥50min，出炉温度1230～1250 ℃；
（3）轧制按正常操作进行，冷却采用DQ工艺，终冷温度≤260℃；然后采用685～695 ℃回火2h±10 min；
（4）在0～10℃、10～20℃及常温下分别采用等强与低强匹配对钢板进行不预热焊接小铁研样CO2气体保护焊接，焊接结束后在室温下放48小时以上，焊缝不出现裂纹；
（5）不预热对接焊试验采用CO2气体保护，热输入分别为10kJ/cm、15 kJ /cm、20 kJ /cm，对接焊焊缝及热影响区性能达到钢种要求。
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