CN113174539A - Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺 - Google Patents

Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113174539A
CN113174539A CN202110449882.XA CN202110449882A CN113174539A CN 113174539 A CN113174539 A CN 113174539A CN 202110449882 A CN202110449882 A CN 202110449882A CN 113174539 A CN113174539 A CN 113174539A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
grade
bridge steel
fcb
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110449882.XA
Other languages
English (en)
Inventor
傅博
杨颖�
韩严法
胡奉雅
付魁军
王佳骥
郭鹏
刘锦
杨鹏聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Angang Steel Co Ltd
Original Assignee
Angang Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Angang Steel Co Ltd filed Critical Angang Steel Co Ltd
Priority to CN202110449882.XA priority Critical patent/CN113174539A/zh
Publication of CN113174539A publication Critical patent/CN113174539A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/0026—Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/18—Submerged-arc welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium

Abstract

本发明涉及一种Q345E级可FCB大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺，包括Q345C级桥梁钢及Q345E级桥梁钢；生产过程包括：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH或VD真空脱气—板坯连铸—加热—TMCP轧制—层流冷却—堆垛缓冷；本发明使厚度规格为20～40mm的钢板可一次焊接成型，并保证焊接热影响区的性能，满足FCB大线能量焊接要求。

Description

Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺
技术领域
本发明涉及低合金钢技术领域，尤其涉及一种可进行FCB大线能量焊接的Q345级桥梁钢及其制造方法和焊接工艺。
背景技术
随着桥梁钢结构建设向高参数、大型化发展，对于桥梁钢的需求也越来越多，生产效率随大型高效焊接设备(如FCB焊接设备)的应用逐年提高，但普通的桥梁结构钢并不能满足大线能量焊接的要求。
在大线能量焊接条件下，由材料自身原因所引起的接头低韧性源于以下因素：
1)大的热量输入导致HAZ奥氏体晶粒粗化，并进一步得到粗大的热影响区组织，显著提高了钢的脆性转变温度。
2)因HAZ温度梯度的升高和冷却速度的降低，过冷奥氏体转变后形成较多脆性组织，如晶界铁素体、MA组元等。
3)粗大的或者硬脆性的夹杂物；这些夹杂物既包括钢板中原有的较大颗粒夹杂物(如硅酸钙、氧化铝)，也包括钢板中原有颗粒较小，但在焊接过程中明显粗化的夹杂物或者析出物(如TiN)，还包括某些硬脆性夹杂物，如Al2O3或者铝镁尖晶石(MgO·Al2O3)等。研究表明，对于Al2O3夹杂物，即使5微米大小就有可能在其与基体界面形成应力集中引发脆断。
因此，为提高钢板焊接接头韧性，需要同时控制接头得到细小的组织，同时减少出现粗大或者脆性的夹杂物，而在大线能量焊接条件下，对此要求更为苛刻。
FCB法大线能量焊接，又称焊剂铜垫法，它是在铜垫板上均匀撒4—6mm厚度的衬垫焊剂，然后用空气管等简单的顶压装置，将上述敷好焊剂的铜垫板压紧到焊缝背面使其与工件紧密贴合，焊丝在正面进行单面焊接，电弧热会焊透母材的Y形或V形坡口输入到背面，使衬垫焊剂也熔化，最终实现单面焊接双面成型的方法，属于一种大线能量焊接方式，可极大地提高焊接效率。因为没有气电立焊时水冷铜滑块的冷却作用，且焊接时上、下表面覆盖有焊剂，不易传热，冷却速度更为缓慢，焊接热影响区的高温停留时间更长，因而相对于气电立焊方式，FCB焊接方式要求钢板的大线能量焊接性能更为严格。
如果FCB焊接工艺不合适，有可能导致焊接接头焊缝不能一次焊接成型，焊缝余高不足或过高，产生未熔合、咬边、焊瘤等焊接缺陷，不能满足产品结构焊接设计要求，对产品的结构安全产生危害，产品FCB焊接应用必须匹配适合的焊接工艺。
发明内容
本发明提供了一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺，采用微合金化设计原理进行相应的成分设计，通过制定轧制工艺和适合的焊接工艺，使厚度规格为20～40mm的钢板可一次焊接成型，并保证焊接热影响区的性能，满足FCB大线能量焊接要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢，包括Q345C级桥梁钢及Q345E级桥梁钢；
所述Q345C级桥梁钢的化学成分按质量百分比计包括C：0.09％～0.13％，Si：0.10％～0.50％，Mn：0.8％～1.50％，P：≤0.013％，S：≤0.012％，Nb：0.01％～0.05％，N：0.0040％～0.0080％，Ti：0.008％～0.022％，Al：0.01％～0.04％，Ca：0.0010％～0.0060％，其余为Fe及不可避免的杂质；
碳当量CEV≤0.40％；CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Ni+Cu)/15；
所述Q345E级桥梁钢的化学成分在Q345C级桥梁钢的化学成分基础上加入0.05％～0.3％的Ni。
一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的制造方法，生产过程包括：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH或VD真空脱气—板坯连铸—加热—TMCP轧制—层流冷却—堆垛缓冷；其中：
1)LF精炼过程喂入SiCa线，最终收得Ca的质量百分比含量为0.0010％～0.0060％，且Ca/S＝0.3～0.8；
2)RH或VD真空脱气过程中，控制N含量在40～80ppm，且Ti/N＝2.2～3.2；
3)钢坯加热温度为1150～1200℃，钢板生产采用两阶段控制轧制及控制冷却方式；再结晶轧制温度区间为1050～970℃，累积压下率＞50％，未再结晶区轧制温度区间控制在830～880℃；二阶段的累积压下量≥55％，二阶段开轧温度及终轧温度控制在830～880℃，开冷温度为750～850℃，返红温度为550～600℃，钢板的冷却速度控制在4～20℃/s。
所生产Q345C级桥梁钢钢板及Q345E级桥梁钢钢板的屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa，延伸率≥20％。
一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的焊接工艺，焊接工艺参数包括：
1)单坡V形坡口角度38°～42°，钝边4～6mm，坡口间隙0～2mm；
2)焊接第一丝的焊接电流为1250～1450A，焊接电压为30～45V；焊接第二丝的焊接电流为1050～1300A，焊接电压为33～45V，焊接第三丝的焊接电流为900～1280A，焊接电压为35～50V；
3)焊接速度为25～90cm/min，三丝FCB焊接一次单道焊接成型，最大线能量为300KJ/cm。
所述Q345C级桥梁钢焊接热影响区的-20℃冲击功AKv＞100J，Q345E级桥梁钢焊接热影响区的-40℃冲击功AKv＞80J。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用C、Mn、Si基本元素和Nb、Ti、Ca微合金化技术，以及Ti/N、Ca/S控制技术，结合控制轧制和控制冷却技术，所生产的屈服强度为345MPa级的钢板，采用FCB大线能量焊接时，规格40mm可以一次焊接成型，最大线能量可以达到300KJ/cm；
2)Q345C级桥梁钢焊接热影响区的-20℃时Akv＞100J；Q345E级桥梁钢焊接热影响区的-40℃时Akv＞80J；极大提高焊接效率，降低了制造厂生产成本，提高了工程进度。
具体实施方式
本发明所述一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢，包括Q345C级桥梁钢及Q345E级桥梁钢；
所述Q345C级桥梁钢的化学成分按质量百分比计包括C：0.09％～0.13％，Si：0.10％～0.50％，Mn：0.8％～1.50％，P：≤0.013％，S：≤0.012％，Nb：0.01％～0.05％，N：0.0040％～0.0080％，Ti：0.008％～0.022％，Al：0.01％～0.04％，Ca：0.0010％～0.0060％，其余为Fe及不可避免的杂质；
碳当量CEV≤0.40％；CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Ni+Cu)/15；
所述Q345E级桥梁钢的化学成分在Q345C级桥梁钢的化学成分基础上加入0.05％～0.3％的Ni。
一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的制造方法，生产过程包括：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH或VD真空脱气—板坯连铸—加热—TMCP轧制—层流冷却—堆垛缓冷；其中：
1)LF精炼过程喂入SiCa线，最终收得Ca的质量百分比含量为0.0010％～0.0060％，且Ca/S＝0.3～0.8；
2)RH或VD真空脱气过程中，控制N含量在40～80ppm，且Ti/N＝2.2～3.2；
3)钢坯加热温度为1150～1200℃，钢板生产采用两阶段控制轧制及控制冷却方式；再结晶轧制温度区间为1050～970℃，累积压下率＞50％，未再结晶区轧制温度区间控制在830～880℃；二阶段的累积压下量≥55％，二阶段开轧温度及终轧温度控制在830～880℃，开冷温度为750～850℃，返红温度为550～600℃，钢板的冷却速度控制在4～20℃/s。
所生产Q345C级桥梁钢钢板及Q345E级桥梁钢钢板的屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa，延伸率≥20％。
一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的焊接工艺，焊接工艺参数包括：
1)单坡V形坡口角度38°～42°，钝边4～6mm，坡口间隙0～2mm；
2)焊接第一丝的焊接电流为1250～1450A，焊接电压为30～45V；焊接第二丝的焊接电流为1050～1300A，焊接电压为33～45V，焊接第三丝的焊接电流为900～1280A，焊接电压为35～50V；
3)焊接速度为25～90cm/min，三丝FCB焊接一次单道焊接成型，最大线能量为300KJ/cm。
所述Q345C级桥梁钢焊接热影响区的-20℃冲击功AKv＞100J，Q345E级桥梁钢焊接热影响区的-40℃冲击功AKv＞80J。
本发明所述的一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的成分设计原理如下：
C是决定钢材强度的主要元素，也是决定焊接热影响区组织的主要元素。当C含量低于0.04％时，难以得到所需要的强度；当C含量高于0.15％时，焊接热影响区中会出现多量的淬硬组织(如上贝氏体)，使韧性得到恶化，容易产生焊接裂纹；而当钢板厚度规格较大时，板厚中心低温冲击性能达不到要求；因此，本发明将C含量控制在0.09％～0.13％。
Si作为脱氧元素而在钢中添加，能够促进钢水脱氧并提高钢板强度，但是Si的固溶强化作用会损害钢板的低温冲击韧性及焊接性，同时促进M-A形成并长大；Si含量低于0.10％时，脱氧效果差，钢板表面易起麻点和红绣；而当Si含量大于0.60％时，钢中组织容易脆化，并且焊接冷、热裂纹敏感性均增加；因此，本发明将Si含量控制在0.10％～0.50％。
Mn是钢中重要的合金元素，不仅可以提高钢板强度，还可以扩大奥氏体相区，降低Ar3点温度，细化铁素体晶粒，改善钢板低温韧性；但是，Mn在钢水凝固过程中容易发生偏析，高含量的Mn容易与P、S等杂质发生偏析，对连铸造成困难，并在后续轧制、焊接过程中容易产生M/A岛等影响焊接低温韧性的不良组织；钢中MnS第二相夹杂对母材性能及HAZ区均有严重不良影响；此外，Mn还会提高钢的脆硬性，导致Pcm值增高，容易形成硬脆相；因此，本发明将Mn含量控制在0.80％～1.5％。
P是杂质元素，P作为钢中有害夹杂对钢的低温韧性和焊接性有很大损害作用，理论上要求尽可能低；但对于炼钢过程来说，过低的P含量要求会大大增加生产成本，同时对性能的增益则有限，因此，本发明中P含量要求控制在0.013％以下。
S也是一种有害元素，高的硫含量会提高钢板的脆性转变温度，降低钢的可焊接性能，更重要的是S在钢中与Mn结合形成MnS夹杂物，在轧制过程中易形成长条状夹杂区；同时，S还是热轧过程中产生热脆性的主要元素，理论上要求越低越好；考虑到过低的硫含量会明显增加炼钢成本，降低其可制造性，综合考虑，本发明将S含量控制在0.012％以下。
Ni可提高基体强度、低温韧性及延伸率，本发明所述Q345E级桥梁钢中将Ni的含量控制在0.05％～0.30％。Q345C级桥梁钢中不添加Ni。
Nb的主要作用是提高未再结晶温度和促进低温相变组织形成，还能与Ti形成复合氮化物，降低钛氮比，改善热影响区性能；其含量过低时，强化效果小，钢的强度常常达不到要求，但过高的铌含量会导致在大线能量焊接条件下诱发上贝氏体形成，严重损害大线能量HAZ区低温韧性；因此，本发明中Nb含量控制0.01％～0.05％范围内。
N是保障大线能量焊接接头性能的重要元素，N在钢中有两种存在形式，其一为固溶，即以自由氮的形式存在，对钢的性能尤其是接头的低温冲击性能不利；其二是以弥散分布的氮化物形式存在(主要的氮化物如TiN、AlN和NbN等)，能够减小焊接热影响区晶粒的长大趋势，提高焊接粗晶区的性能，本发明将N含量控制0.0040％～0.0080％范围内。
Ti是本发明钢中重要的元素之一，在较高的温度下Ti可以与N结合成TiN，同时和Nb形成TiNb(CN)，在焊接高温作用下不易溶解，具有阻止奥氏体晶粒长大和促进铁素体形核的作用，可以有效地提高热影响区的韧性。Ti的添加还可以减少自由N的固溶含量，改善钢的焊接性能。适合的Ti/N可以发挥Ti和N的最大作用。当Ti/N低于2.2％时，钢中固溶N量较多，韧性和时效性能均较低；当Ti/N高于3.2％时，TiN粒子粗化，对热影响区的有益作用削弱，同时固溶Ti量增高，损害母材韧性。即超出此范围，钢板及焊接热影响区性能方面将出现大幅度的下降，因此，本发明中Ti含量的最佳范围是0.008％～0.022％。
Ca是本发明钢中重要的元素之一，适量的Ca加入可以和钢中的Al2O3形成低熔点的钙铝酸盐，避免大块的尖晶石存在对钢板和焊接性能造成不利的影响，且适合的Ca/S还可以改变MnS的长宽比，避免硫化锰聚集长大，同时促进MnS在Ca、Al的氧化物和Ti的碳氮化物周围形成，作为针状铁素体的形核核心，有利于在焊接热影响区中促进针状铁素体的形成；本发明中，Ca的含量为0.0010％～0.0060％，同时要求Ca/S为0.3～0.8。
Al是钢的优良脱氧剂，能够有效的细化晶粒元素，提高钢的强度和韧性；但添加量大于0.050％时，容易形成大形复合型氧化物夹杂物，且易在结晶器水口结瘤；本发明中Al含量控制在0.010％～0.040％。
本发明中，Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢钢板的生产步骤包括铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH或VD真空脱气—板坯连铸—加热—TMCP轧制—层流冷却—堆垛缓冷。具体如下：
转炉冶炼前铁水预脱硫，脱硫渣要扒干净，在转炉阶段加入Si、Mn进行预脱氧。
LF炉造白渣，深度脱S，目标成分微调。在LF精炼阶段加入Al深脱氧，在LF精炼后期喂入SiCa线，调整Ca/S符合目标要求。
VD或RH精炼，处理时间不低于10分钟，后期吹氮气或加入氮化硅锰调整Ti/N符合目标要求，净吹Ar气3～5分钟，以保证成分均匀，连铸过热度≤25℃。
钢坯均热的加热温度为1150～1200℃。
轧制冷却工艺采用两阶段控制轧制技术(即再结晶轧制阶段和未再结晶轧制阶段)及控制冷却技术。再结晶轧制和未再结晶轧制过程主要促使晶粒细化，再结晶轧制在高温段进行，单道次给予足够的压下率，在各道次变形过程中和道次间发生晶粒再结晶，使奥氏体晶粒细化，为相变后生成细小的铁素体提供条件。未再结晶轧制在低温段进行，奥氏体变形后不发生再结晶，晶粒被拉长，晶粒内有大量的变形带和位错，形核点多，相变后铁素体晶粒细化，有助于提高钢材的强度和韧性。控制冷却过程主要促使钢板形成适合的组织，钢板的强度和韧性有适合的匹配，满足钢板开发的级别要求。本发明所述钢板的主要组织为贝氏体。
粗轧采用奥氏体再结晶区轧制，温度区间在1050～970℃之间，单道次压下率大于10％，该阶段累积压下率＞50％。
精轧采用奥氏体未再结晶区轧制，温度区间控制830～880℃。单道次压下率大于10％，该阶段的累积变形量≥55％。
轧后采用在线层流加速冷却。钢板的开冷温度为750～850℃，钢板的返红温度控制在550～600℃，钢板的冷却速度控制在4～20℃/s。
本发明所述一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的焊接工艺，采用三丝FCB，三个焊接电源予以配合，第一丝选择大的焊接电流密度匹配低的电弧电压，即尽量短的电弧长度，在获得尽量大的焊缝熔深时使热输入尽量小，保证焊缝根部钝边熔透；后丝则选用相对小的焊接电流密度和高的电弧电压相配.因为前丝用大的焊接电流密度即单位时间内熔敷金属量也大.如果不控制后丝的焊接电流即单位时间熔敷金属量则势必造成前、后丝熔敷金属叠加，导致焊缝成形后余高过大；而后丝的焊接电流过小，熔敷金属则不足以填充坡口，则会造成咬边等焊接缺陷。
当焊接电流不变而电弧电压升高时，焊缝宽度增加，有助于焊缝金属覆盖坡口宽度两侧；而当焊接速度较快时.则焊缝会被“拉细”；所以，后丝用较高的电弧电压匹配。
焊接速度的选择对于焊缝熔深和焊缝的宽度都有影响，在一定热输入的条件下，要保证足够的焊缝熔深.可以选择大的焊接电流密度和快的焊接速度，本发明所述焊接工艺是根据实验确定的。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【实施例】
本实施例中，一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的化学成分如表1所示：
表1桥梁钢的化学成分(％，质量百分比)
钢种 C Si Mn P S Ni Nb Ti Al Ca Ti/N Ca/s
实施例1 Q345C 0.09 0.2 1.0 0.010 0.012 - 0.02 0.010 0.04 0.0050 2.3 0.4
实施例2 Q345E 0.10 0.3 1.1 0.009 0.008 0.2 0.03 0.016 0.02 0.0040 2.7 0.5
实施例3 Q345E 0.13 0.5 1.3 0.008 0.003 0.3 0.045 0.021 0.01 0.0020 3.15 0.7
实施例4 Q345E 0.09 0.2 1.0 0.010 0.012 0.1 0.02 0.010 0.04 0.0050 2.3 0.4
实施例1用于生产Q345C级桥梁钢，实施例2-4用于生产Q345E级桥梁钢。
实施例1-4中，转炉冶炼前铁水预脱硫，脱硫渣要扒干净。在转炉阶段加入Si、Mn进行一次脱氧。
实施例1-4中，LF炉造白渣，深度脱S，目标成分微调。在LF精炼阶段加入Al二次脱氧，在LF精炼后期喂入SiCa线，调整Ca/S符合目标要求，其中，实施例1中Ca/S＝0.4，实施例2中Ca/S＝0.5，实施例3中，Ca/S＝0.7。
实施例1中，VD精炼时处理时间为14分钟，后期吹氮气调整Ti/N符合目标要求，Ti/N＝2.3，净吹Ar气3分钟，连铸过热度≤23℃。
实施例2中，2RH精炼处理时间为12分钟，后期加入氮化硅锰调整Ti/N符合目标要求，Ti/N＝2.7，净吹Ar气4分钟，连铸过热度≤22℃。
实施例3中，RH精炼处理时间为14分钟，后期加入氮化硅锰调整Ti/N符合目标要求，Ti/N＝3.15，净吹Ar气5分钟，连铸过热度≤21℃。
实施例4中，VD精炼处理时间14分钟，后期吹氮气调整Ti/N符合目标要求，Ti/N为2.3，净吹Ar气3分钟，连铸过热度≤23℃。
各实施例中，轧制工艺参数如表2所示
表2轧制工艺参数
Figure BDA0003038262570000081
实施例1-4所生产钢板的力学性能如表3所示。
表3钢板力学性能
Figure BDA0003038262570000082
Figure BDA0003038262570000091
实施例1-4所生产钢板的FCB焊接工艺参数如表4所示，FCB焊接采用三丝埋弧焊一次焊接成型，单坡V形坡口角度40°，钝边6mm，坡口间隙0～1mm。
表4焊接工艺参数
Figure BDA0003038262570000092
实施例1-4中，所述钢板的FCB焊接力学性能如表5所示。
表5钢板的FCB焊接力学性能
Figure BDA0003038262570000093
。

Claims (5)

1.一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢，其特征在于，包括Q345C级桥梁钢及Q345E级桥梁钢；
所述Q345C级桥梁钢的化学成分按质量百分比计包括C：0.09％～0.13％，Si：0.10％～0.50％，Mn：0.8％～1.50％，P：≤0.013％，S：≤0.012％，Nb：0.01％～0.05％，N：0.0040％～0.0080％，Ti：0.008％～0.022％，Al：0.01％～0.04％，Ca：0.0010％～0.0060％，其余为Fe及不可避免的杂质；
碳当量CEV≤0.40％；CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Ni+Cu)/15；
所述Q345E级桥梁钢的化学成分在Q345C级桥梁钢的化学成分基础上加入0.05％～0.3％的Ni。
2.如权利要求1所述一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的制造方法，其特征在于，生产过程包括：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH或VD真空脱气—板坯连铸—加热—TMCP轧制—层流冷却—堆垛缓冷；其中：
1)LF精炼过程喂入SiCa线，最终收得Ca的质量百分比含量为0.0010％～0.0060％，且Ca/S＝0.3～0.8；
2)RH或VD真空脱气过程中，控制N含量在40～80ppm，且Ti/N＝2.2～3.2；
3)钢坯加热温度为1150～1200℃，钢板生产采用两阶段控制轧制及控制冷却方式；再结晶轧制温度区间为1050～970℃，累积压下率＞50％，未再结晶区轧制温度区间控制在830～880℃；二阶段的累积压下量≥55％，二阶段开轧温度及终轧温度控制在830～880℃，开冷温度为750～850℃，返红温度为550～600℃，钢板的冷却速度控制在4～20℃/s。
3.如权利要求2所述一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的制造方法，其特征在于，所生产Q345C级桥梁钢钢板及Q345E级桥梁钢钢板的屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa，延伸率≥20％。
4.如权利要求1所述的一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的焊接工艺，其特征在于，焊接工艺参数包括：
1)单坡V形坡口角度38°～42°，钝边4～6mm，坡口间隙0～2mm；
2)焊接第一丝的焊接电流为1250～1450A，焊接电压为30～45V；焊接第二丝的焊接电流为1050～1300A，焊接电压为33～45V，焊接第三丝的焊接电流为900～1280A，焊接电压为35～50V；
3)焊接速度为25～90cm/min，三丝FCB焊接一次单道焊接成型，最大线能量为300KJ/cm。
5.如权利要求4所述的一种Q345级可FCB大线能量焊接桥梁钢的焊接工艺，其特征在于，所述Q345C级桥梁钢焊接热影响区的-20℃冲击功AKv＞100J，Q345E级桥梁钢焊接热影响区的-40℃冲击功AKv＞80J。
CN202110449882.XA 2021-04-25 2021-04-25 Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺 Pending CN113174539A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110449882.XA CN113174539A (zh) 2021-04-25 2021-04-25 Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110449882.XA CN113174539A (zh) 2021-04-25 2021-04-25 Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113174539A true CN113174539A (zh) 2021-07-27

Family

ID=76925900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110449882.XA Pending CN113174539A (zh) 2021-04-25 2021-04-25 Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113174539A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115852244A (zh) * 2021-09-27 2023-03-28 上海梅山钢铁股份有限公司 屈服强度355MPa级焊瓶用热轧钢板及其制造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102102162A (zh) * 2009-12-22 2011-06-22 鞍钢股份有限公司 一种大线能量焊接热影响区低m-a含量的钢板
CN103343284A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 鞍钢股份有限公司 一种大线能量焊接q345级别钢板的生产方法
CN105779883A (zh) * 2016-05-06 2016-07-20 舞阳钢铁有限责任公司 485MPa级TMCP+回火耐候桥梁钢板及生产方法
CN106282789A (zh) * 2016-08-15 2017-01-04 山东钢铁股份有限公司 一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法
CN110541117A (zh) * 2019-10-16 2019-12-06 武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司 一种低预热温度焊接的620MPa级高性能桥梁钢及其制备方法
CN111500937A (zh) * 2020-05-28 2020-08-07 鞍钢股份有限公司 一种460MPa级桥梁用槽钢及生产方法
CN112080698A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 鞍钢股份有限公司 可fcb大线能量焊接的结构钢及其制造方法和焊接工艺
CN113637896A (zh) * 2021-07-12 2021-11-12 南京钢铁股份有限公司 低成本抗大线能量焊接420MPa级桥梁钢及生产方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102102162A (zh) * 2009-12-22 2011-06-22 鞍钢股份有限公司 一种大线能量焊接热影响区低m-a含量的钢板
CN103343284A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 鞍钢股份有限公司 一种大线能量焊接q345级别钢板的生产方法
CN105779883A (zh) * 2016-05-06 2016-07-20 舞阳钢铁有限责任公司 485MPa级TMCP+回火耐候桥梁钢板及生产方法
CN106282789A (zh) * 2016-08-15 2017-01-04 山东钢铁股份有限公司 一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法
CN110541117A (zh) * 2019-10-16 2019-12-06 武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司 一种低预热温度焊接的620MPa级高性能桥梁钢及其制备方法
CN111500937A (zh) * 2020-05-28 2020-08-07 鞍钢股份有限公司 一种460MPa级桥梁用槽钢及生产方法
CN112080698A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 鞍钢股份有限公司 可fcb大线能量焊接的结构钢及其制造方法和焊接工艺
CN113637896A (zh) * 2021-07-12 2021-11-12 南京钢铁股份有限公司 低成本抗大线能量焊接420MPa级桥梁钢及生产方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115852244A (zh) * 2021-09-27 2023-03-28 上海梅山钢铁股份有限公司 屈服强度355MPa级焊瓶用热轧钢板及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3863878B2 (ja) 溶接熱影響部の靭性が優れた溶接構造用鋼材、その製造方法及びこれを用いた溶接構造物
EP1026275B1 (en) High-strength, high-toughness rolled shape steel and production method thereof
CN111566242A (zh) 抗氢致开裂性优异的压力容器用钢材及其制造方法
JP2009127069A (ja) 高靭性ラインパイプ用鋼板およびその製造方法
JP2005068519A (ja) 超大入熱溶接熱影響部靱性に優れる建築構造用高強度厚鋼板の製造方法
JP2005187853A (ja) 超大入熱溶接熱影響部靭性に優れた高強度厚鋼板の製造方法
CN113174539A (zh) Q345级可fcb大线能量焊接桥梁钢及制造方法和焊接工艺
JP3733898B2 (ja) 大入熱溶接部靱性に優れた厚肉高張力鋼材の製造方法
JP2005171300A (ja) 大入熱溶接用高張力鋼と溶接金属
JP2006257497A (ja) 溶接部靭性に優れた低温用低降伏比鋼材の製造方法
CN112626423A (zh) 一种提高稀土高强钢焊接性能的生产工艺
JP2009235549A (ja) 超大入熱溶接熱影響部靭性に優れた低降伏比高張力厚鋼板の製造方法
CN112080698A (zh) 可fcb大线能量焊接的结构钢及其制造方法和焊接工艺
CN110629001A (zh) 一种特厚管线钢用钢板的制造方法
CN113604736B (zh) 一种屈服强度800MPa级高强度中厚板及其制备方法
JP2011074448A (ja) 大入熱溶接用鋼
JP2005097683A (ja) 脆性亀裂伝播停止特性および超大入熱溶接熱影響部靱性に優れた高張力厚鋼板の製造方法
JP2019183221A (ja) 厚鋼板およびその製造方法
JP3644398B2 (ja) 溶接熱影響部靭性に優れた非調質厚肉高張力鋼板の製造方法
CN113846267A (zh) 一种30CrMnB热轧合金结构钢板及生产方法
CN108677088B (zh) 一种大线能量焊接用低碳贝氏体钢板及其制造方法
JP2005220379A (ja) 超大入熱溶接熱影響部靭性に優れた非調質高強度厚鋼板の製造方法
JP2004332034A (ja) 溶接熱影響部ｃｔｏｄ特性に優れた厚肉高張力鋼板の製造方法
JP3472017B2 (ja) 耐火圧延形鋼およびその製造方法
JP3181448B2 (ja) 含酸化物分散鋳片及びその鋳片による靱性の優れた圧延形鋼の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210727

RJ01 Rejection of invention patent application after publication