CN108247297B - 高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺，采用不同炉号相同钢种不同含碳量的连铸坯复合，以满足整体强度和心部韧性的要求，得到高表面质量且心部冲击韧性优良的特厚钢板用复合连铸坯。内层低碳设计大幅提高中心部位冶金质量，为中心和整体韧性提高提供强力支撑，外层高碳设计为整体成分提供碳源，保证整体强度，通过扩散达到成分均匀化，最终获得韧性和强度兼顾的整体成分，减少了表面裂纹发生率。
Description
技术领域
本发明属于钢板加工技术领域，具体涉及一种高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺。
背景技术
高韧性Q345类厚钢板需要采用厚铸坯轧制和正火处理以保证性能。厚度较大时可采用复合铸坯，为保证强度性能一般C含量设计为0.13-0.20％之间。但是铸坯在此成分设计范围内时，中心部位都存在较大的偏析。当碳成分在0.10-0.15％时，中心韧性保证能力较好，但是此成分区域接近包晶区碳含量范围，铸坯表面有较高的裂纹敏感性；成分在0.16-0.22％内，铸坯表面裂纹敏感性低，但是中心韧性保证能力较低。
目前公开的特厚钢板复合制坯工艺技术为采用相同钢种、相同炉号、相同成分的连铸坯进行复合，主要为了扩大轧制原料坯厚度，提高钢板轧制压缩比，以提高轧制后钢板质量性能，但轧成钢板内外层成分无法兼顾表面的裂纹敏感性和心部的冲击韧性；另一种公开的相似技术是不锈钢复合钢板技术，其坯料是采用不锈钢板和碳钢铸坯复合制得，一方面用不锈钢保证耐腐蚀性能，另一方面用碳钢来保证强度要求，属于异种材料复合，且较纯不锈钢板成本大大降低，但工艺相对比较复杂，成本也高于普通碳钢或低合金钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度和韧性的综合兼顾，减少表面裂纹发生率的高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)原料坯准备：连铸坯成分磷含量P≤0.015％，硫含量S≤0.005％，氮含量≤35ppm，氢≤2ppm；
2)坯料切铣、表面清理：原料坯倒运过程严禁用磁吊，按照复合坯工序现行坯料切铣、表面清理规定执行，切铣后的坯料表面全磨，表面清理后、组合前坯料要求连铸坯表面确保清洁、干燥、无油污、无锈斑、无氧化铁屑和粉尘；
3)组坯：将三块连铸坯叠放，铸坯叠放组合后缝隙宽度不得超过0.40mm，其中固定坯料采用手工点焊，焊条使用前在烘烤箱进行烘烤，参数按150℃保温1小时设定；
4)真空焊接：焊接前保证坯料干燥无水污，采用真空电子束焊枪在真空值1×10- 2Pa以下的真空室內对界面进行四周环焊密封；
5)坯料加热：复合坯料利用车底式加热炉进行加热使成分均匀化，炉内时间约15～18小时，1280℃保温6小时，然后送轧，按照常规轧制制度进行。
具体地，所述步骤3)中叠放的三块连铸坯内层采用碳0.03-0.08％的成分设计，外层采用0.16-0.22％的碳成分设计。
具体地，所述步骤4)中焊接具体操作步骤如下：
A、第1遍焊接：焊接电压60kV，焊接电流300mA，焊接速度5mm/s，扫描宽度2mm；
B、第2遍补焊：焊接电压60kV，焊接电流300mA，焊接速度4mm/s，扫描宽度4mm；
C、第2遍焊接完后，若竖缝产生小裂纹，在真空室内采用小电流补焊；
D、焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料；
E、整支坯料真空焊接完毕后，检查坯料四周，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊。
本发明三块连铸坯料复合采用目前公开的真空电子束焊接方法复合，复合后的特厚原料坯采用常规的特厚钢板轧制工艺轧制，轧后特厚钢板可以采用正火热处理进一步改善质量。复合坯料内层采用碳0.03-0.08％的成分设计，进一步改善中心偏析，显著提升中心部位质量，为中心和整体韧性提高提供强力支撑。外层采用0.16-0.22％的碳成分设计，其余元素成分设计范围相同，为整体成分提供碳源，保证整体强度，使总体碳成分平均在0.11-0.16％之间，铸坯复合后通过加热扩散使成分均匀化，实现强度和韧性的综合兼顾，减少表面裂纹发生率。
本发明的钢种为屈服强度460MPa及以下的钢种，如S355J、A572Gr50及Q420、S420N、Q460、S460、SM570M和美标同等强度级别以及以下强度级别的钢板均可通过不同成分设计复合铸坯实现中心部位冶金质量大幅提高，从而在兼顾强度情况下提高中心部位韧性和整体韧性。
本发明具有以下有益效果：本发明采用不同炉号相同钢种不同含碳量的连铸坯复合，以满足整体强度和心部韧性的要求，得到高表面质量且心部冲击韧性优良的特厚钢板用复合连铸坯。内层低碳设计大幅提高中心部位冶金质量，为中心和整体韧性提高提供强力支撑，外层高碳设计为整体成分提供碳源，保证整体强度，通过扩散达到成分均匀化，最终获得韧性和强度兼顾的整体成分，减少了表面裂纹发生率。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)原料坯准备：连铸坯成分磷含量P≤0.015％，硫含量S≤0.005％，氮含量≤35ppm，氢≤2ppm；
2)坯料切铣、表面清理：原料坯倒运过程严禁用磁吊，按照复合坯工序现行坯料切铣、表面清理规定执行，切铣后的坯料表面全磨，表面清理后、组合前坯料要求连铸坯表面确保清洁、干燥、无油污、无锈斑、无氧化铁屑和粉尘；
3)组坯：将三块连铸坯叠放，铸坯叠放组合后缝隙宽度不得超过0.40mm，其中固定坯料采用手工点焊，焊条使用前在烘烤箱进行烘烤，参数按150℃保温1小时设定；三块连铸坯内层采用碳0.03-0.08％的成分设计，外层采用0.16-0.22％的碳成分设计；
4)真空焊接：焊接前保证坯料干燥无水污，采用真空电子束焊枪在真空值1×10- 2Pa以下的真空室內对界面进行四周环焊密封；具体操作步骤如下：
A、第1遍焊接：焊接电压60kV，焊接电流300mA，焊接速度5mm/s，扫描宽度2mm；
B、第2遍补焊：焊接电压60kV，焊接电流300mA，焊接速度4mm/s，扫描宽度4mm；
C、第2遍焊接完后，若竖缝产生小裂纹，在真空室内采用小电流补焊；
D、焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料；
E、整支坯料真空焊接完毕后，检查坯料四周，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊。
5)坯料加热：复合坯料利用车底式加热炉进行加热使成分均匀化，炉内时间约15～18小时，1280℃保温6小时，然后送轧，按照常规轧制制度进行。
Claims (1)
1.高韧性厚钢板用复合铸坯的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)原料坯准备：连铸坯成分磷含量P≤0.015％，硫含量S≤0.005％，氮含量≤35ppm，氢≤2ppm；
2)坯料切铣、表面清理：原料坯倒运过程严禁用磁吊，按照现行坯料切铣、表面清理规定执行，切铣后的坯料表面全磨，表面清理后、组合前坯料要求连铸坯表面确保清洁、干燥、无油污、无锈斑、无氧化铁屑和粉尘；
3)组坯：将三块连铸坯叠放，叠放的三块连铸坯内层采用碳0.03-0.08％的成分设计，外层采用0.16-0.22％的碳成分设计，铸坯叠放组合后缝隙宽度不得超过0.40mm，其中固定坯料采用手工点焊，焊条使用前在烘烤箱进行烘烤，参数按150℃保温1小时设定；
4)真空焊接：焊接前保证坯料干燥无水污，采用真空电子束焊枪在真空值1×10-2Pa以下的真空室內对界面进行四周环焊密封；焊接具体操作步骤如下：
A、第1遍焊接：焊接电压60kV，焊接电流300mA，焊接速度5mm/s，扫描宽度2mm；
B、第2遍补焊：焊接电压60kV，焊接电流300mA，焊接速度4mm/s，扫描宽度4mm；
C、第2遍焊接完后，若竖缝产生小裂纹，在真空室内采用小电流补焊；
D、焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料；
E、整支坯料真空焊接完毕后，检查坯料四周，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊；
5)坯料加热：复合坯料利用车底式加热炉进行加热，炉内时间15～18小时，1280℃保温6小时，然后送轧，按照常规轧制制度进行。
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