CN105088072A

CN105088072A - 一种大线能量焊接用钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN105088072A
Application number: CN201510531179.8A
Authority: CN
Inventors: 张朋; 谢良法; 韦明; 叶建军; 李建立; 桑德广; 莫德敏; 张亚丽; 陈起; 郭恒斌
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: CN105088072B

Abstract

本发明公开了一种大线能量焊接用钢板及其生产方法，其包括冶炼连铸工序和加热轧制工序，所述冶炼连铸工序所得连铸坯的化学成分重量百分含量为：C？0.04%～0.09%，Si？0.10%～0.35%，Mn？1.20%～1.60%，Nb？0.01%～0.03%，Ti？0.005%～0.02%，P≤0.008%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。本钢板优点在于，低温冲击韧性良好，且力学性能均匀，能够满足大线能量焊接的需要，同时本钢板的生产成本较低。

Description

一种大线能量焊接用钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于焊接用钢技术领域，特别涉及一种大线能量焊接用钢及其生产方法。

背景技术

近年来随着钢结构的大型化，要求钢材高强度化和厚度加大，同时对钢板的焊接性能要求进一步提高，尤其是大型运输船、大型集装箱船等，为了提高建造工期，必须通过提高焊接线输入能量来提高焊接效率，因此对大线能量焊接用钢的需求日益迫切。大线能量焊接用钢一般指焊接时满足线输入大于50kJ/cm的钢板，目前国内外均在大力开发大线能量焊接用钢。

公开号为CN102108467A发明专利提出一种可大线能量焊接的低温结构用钢板及其制造方法，适用的线能量较低，小于150kJ/cm，而且添加了Ni、Cu等贵重合金元素。

公开号为CN103343284A发明专利提出一种大线能量焊接Q345级别钢板的生产方法，适用的线能量较低，为80～140J/cm。

公开号为CN101748328A发明专利提出一种可大线能量焊接的船体结构用钢板及其制造方法，适用线能量仅为100-200kJ/cm，而且添加了V和B元素。

公开号为CN102102162A发明专利提出一种大线能量焊接热影响区低M-A含量的钢板，钢板能够适合的线能量达到400kJ/cm，但添加了V元素。

公开号为CN101812639A发明专利提出一种高强度大线能量焊接船体用钢及其生产方法，钢板适用线能量仅为50-100kJ/cm。

公开号为CN102312173A发明专利提出抗拉强度700MPa级大线能量焊接结构用钢及其制造方法，但添加了合金元素Ni、Cr、Cu、Mo。

公开号为CN102409230A发明专利提出一种大线能量焊接热影响区韧性优良的钢板及其制造方法，钢板适用线能量仅为200kJ/cm。

公开号为CN102839320A发明专利提出一种大线能量焊接用钢板及其制造方法，钢板适用线能量低于200kJ/cm，而且添加了B元素。

公开号为CN102839330A发明专利提出800MPa级高强度大线能量焊接用厚板，适用线能量仅为100kJ/cm，而且添加合金元素Ni、Cr、Cu、Mo。

公开号为CN103031491A发明专利提出一种无铬微钼高强大线能量钢板及其制造方法，适用线能量仅为100kJ/cm，而且添加了Ni、V、Cu、Mo。

公开号为CN102560247A发明专利提出一种性能优良的中厚板大线能量钢及其生产方法，钢板适用线能量仅为100kJ/cm范围。

公开号为CN102676936A发明专利提出一种大线能量焊接用厚钢板，钢板适用线能量达到400kJ/cm，但添加了Cr、B元素。

公开号为CN103789664A发明专利提出一种大线能量焊接钢板的制备方法，钢板适用线能量最大为500kJ/cm，但添加1.5％的Ni及少量Cr、B元素。

公开号为CN103103451A发明专利提出屈强比≤0.85的大线能量焊接低温用钢及其生产方法，添加了大量的Ni、Cr元素。

公开号为CN103114241A发明专利提出可大线能量焊接的热轧态屈服强度460MPa级钢板，钢板适用线能量达到600kJ/cm，但添加了Cu、Ni、B元素。

公开号为CN103215507A发明专利提出一种提高大线能量焊接性能的钢板冶炼方法，钢板添加了Cu、Cr、Ni、Mo元素。

公开号为CN104498827A发明专利提出一种355MPa级大线能量焊接用钢及其制造方法，钢板线能量达到310kJ/cm，但添加了Al元素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种强韧性匹配良好的大线能量焊接用钢，钢板所适用的线能量达到300kJ/cm，钢板厚度范围为20-80mm；本发明还提供了一种大线能量焊接用钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种大线能量焊接用钢板，其由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04～0.08%，Si：0.10～0.35%，Mn：1.00～1.60%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，P≤0.008%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明还提供一种上述大线能量焊接用钢板的生产方法，其包括冶炼连铸工序和加热轧制工序，具体工艺如下：

1）冶炼连铸工艺：所述冶炼连铸工序所得连铸坯的化学成分重量百分含量为：C：0.04～0.08%，Si：0.10～0.35%，Mn：1.00～1.60%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，P≤0.008%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质；

2）加热轧制工艺：将钢坯加热到1200～1260℃，加热总时间t℃/mm，其中t为钢坯厚度，单位为mm；轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1020～1100℃，保证三道次压下率在15～20%；第二阶段开轧温度为840～880℃，终轧温度810℃～840℃，累计压下率50～80%；

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为450～600℃，冷却速度5～18℃/s。

本发明所述钢板在焊接线能量为100～300kJ/cm焊接条件下，钢板的焊接热影响区在-40℃的夏比冲击功≥34J。

本发明所述步骤（1）中冶炼过程，当钢液中的自由氧含量达到20-120ppm时，加入Ti合金。

本发明的成分设计依据如下：较低的碳含量（≤0.09％）和碳当量是钢板能够适应大线能量焊接的基础。Mn通过固溶强化来提高钢板的强度，由于钢中其他合金元素添加较少，所以通过添加1.00%～1.60%的Mn来保证钢板具有足够强度。适当添加Nb，通过添加0.01%～0.03%的Nb来有效抑制钢板在高温区的再结晶行为，阻止晶粒长大。适当添加Ti，通过添加0.005%～0.02%的Ti来有效细化晶粒，同时通过控制Ti的加入时机，在钢中形成细小的Ti2O3颗粒，可以有效提高钢板的焊接性。严格控制钢水中的有害元素含量，控制P≤0.008%，S≤0.005%，从而提高钢板的性能稳定性。

本发明生产工艺的设计依据如下：通过控制加热温度，保证钢坯烧透，同时控制加热温度不能过高，防止晶粒粗大。通过第一阶段再结晶区的大压下量轧制，保证钢板组织均匀致密，晶粒得到细化；通过第二阶段的非再结晶区轧制和冷却，在钢板中的得到铁素体和贝氏体混合组织，保证钢板具有较好的强韧性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明钢板强韧性匹配良好，低温冲击韧性良好，满足了国内外大型钢结构工程尤其是造船业对大线能量钢的需求，可广泛用于大型货船、集装箱船等建造项目中。所述钢板在焊接线能量为100～300kJ/cm焊接条件下，钢板的焊接热影响区在-40℃的夏比冲击功在34J以上。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例钢板的厚度为20mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C0.04%，Si0.35%，Mn1.00%，Nb0.01%，Ti0.005%，P0.007%，S0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。

1）冶炼连铸工艺：所述冶炼连铸工序所得连铸坯的化学成分重量百分含量为：C：0.04%，Si：0.35%，Mn：1.00%，Nb：0.01%，Ti：0.005%，P：0.007%，S：0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。在精炼过程中，当钢液中的自由氧含量达到20ppm时，加入Ti合金。

2）加热轧制工艺：将钢坯加热到1200～1220℃，钢坯厚度为200mm，加热总时间200min；轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1020℃，其中三个道次压下率分别为15%、16%和17%；第二阶段开轧温度为870℃，终轧温度840℃，累计压下率60%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为600℃，冷却速度18℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表1所示，焊接后的性能如表2所示。

表1钢板的拉伸和冲击性能

表2钢板采用100kJ/cm的线能量焊接后焊缝的冲击性能

实施例2

本实施例钢板的厚度为50mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.07%，Si：0.10%，Mn：1.40%，Nb：0.02%，Ti：0.015%，P：0.008%，S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

1）冶炼连铸工艺：所述冶炼连铸工序所得连铸坯的化学成分重量百分含量为：C0.07%，Si0.10%，Mn1.40%，Nb0.02%，Ti0.015%，P0.008%，S0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。在精炼过程中，当钢液中的自由氧含量达到50ppm时，加入Ti合金。

2）加热轧制工艺：将钢坯加热到1210～1230℃，钢坯厚度为200mm，加热总时间200min；轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1050℃，其中三个道次压下率分别为15%、17%和16%；第二阶段开轧温度为840℃，终轧温度830℃，累计压下率65%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为550℃，冷却速度12℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表3所示，焊接后的性能如表4所示。

表3钢板的拉伸和冲击性能

表4钢板采用215kJ/cm的线能量焊接后焊缝的冲击性能

实施例3

本实施例钢板的厚度为80mm，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.08%，Si：0.25%，Mn：1.60%，Nb：0.03%，Ti：0.02%，P：0.008%，S：0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

1）冶炼连铸工艺：所述冶炼连铸工序所得连铸坯的化学成分重量百分含量为：C0.08%，Si0.25%，Mn1.60%，Nb0.03%，Ti0.02%，P0.008%，S0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。在精炼过程中，当钢液中的自由氧含量达到120ppm时，加入Ti合金。

2）加热轧制工艺：将钢坯加热到1230～1260℃，钢坯厚度为300mm，加热总时间300min；轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1100℃，其中三个道次压下率分别为18%、19%和20%；第二阶段开轧温度为880℃，终轧温度810℃，累计压下率50%。

3）冷却工艺：钢板轧后入水冷却，终冷温度为450℃，冷却速度5℃/s。

钢板拉伸和冲击性能如表5所示，焊接后的性能如表6所示。

表5钢板的拉伸和冲击性能

表6钢板采用300kJ/cm的线能量焊接后焊缝的冲击性能

Claims

1.一种大线能量焊接用钢板，其特征在于，其由以下重量百分含量的成分组成：C：0.04～0.08%，Si：0.10～0.35%，Mn：1.00～1.60%，Nb：0.01～0.03%，Ti：0.005～0.02%，P≤0.008%，S≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种大线能量焊接用钢板，其特征在于，钢板厚度范围为20-80mm。

3.如权利要求1或2所述的一种大线能量焊接用钢板的生产方法，其包括冶炼连铸工序和加热轧制工序，具体工艺如下：

2）加热轧制工艺：将钢坯加热到1200～1260℃，加热总时间t℃/mm,其中t为钢坯厚度，单位为mm；轧制分为二阶段，第一阶段开轧温度为1020～1100℃，保证三道次压下率在15～20%；第二阶段开轧温度为840～880℃，终轧温度810℃～840℃，累计压下率50～80%；

4.根据权利要求3所述的大线能量焊接用钢板，其特征在于，所述钢板在焊接线能量为100～300kJ/cm焊接条件下，钢板的焊接热影响区在-40℃的夏比冲击功≥34J。

5.根据权利要求3所述的大线能量焊接用钢板，其特征在于，所述步骤（1）中冶炼过程，当钢液中的自由氧含量达到20-120ppm时，加入Ti合金。