CN113355605A

CN113355605A - 一种低焊接裂纹敏感性n550cf钢板及其低成本制造方法

Info

Publication number: CN113355605A
Application number: CN202110619289.5A
Authority: CN
Inventors: 潘中德; 王思聪; 吴俊平; 夏政海; 洪君; 刘心阳; 姜金星; 孙旭东
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2021-09-07

Abstract

本发明公开了一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板及其低成本制造方法，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.11%，Mn：1.30%～1.60%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.37%，Pcm≤0.20%，其余部分为Fe和杂质。采用低碳、Nb+Ti微合金化设计，不添加Ni、Mo、Cu、V等贵重合金，仅加入微量的Nb，以及少量成本较低的Ti合金元素提高钢板强度。

Description

一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板及其低成本制造方法

技术领域

本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板及其低成本制造方法。

背景技术

随着清洁能源开发与利用，大型水力发电工程项目用高强度钢板已得到广泛应用，为保证工程项目结构和现场施工的安全性，要求钢板不但具有高强度和高塑性，还应具备优异的低温韧性、良好的焊接性能等，甚至提出了免预热焊接或低预热焊接的使用要求。

现有的抗拉强度550MPa级别高强度钢板，在低碳、Nb微合金化设计的基础上，还采用Ni、Mo、Cu、V等复合添加的方式，合金成本高，如CN103320692A号专利公开了“超高韧性、优良焊接性HT550钢板及其制造方法”，其成分设计C：0.04～0.09%, Cu：0.10％～0.30％，Ni：0.20％～0.60％，Mo：0.05％～0.25％，在成分设计中添加Ni、Mo、Cu等合金。另外，Pcm较高，一般不能满足免预热焊接的要求。

发明内容

本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.11%，Mn：1.30%～1.60%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.37%，Pcm≤0.20%，其余部分为Fe和杂质。

技术效果：本发明采用低碳、Nb+Ti微合金化设计，不添加Ni、Mo、Cu、V等贵重合金，仅加入微量的Nb，以及少量成本较低的Ti合金元素提高钢板强度。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.10%，Mn：1.40%～1.60%，Si：0.20%～0.40%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.36%，Pcm≤0.19%，其余部分为Fe和杂质。

前所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.10%～0.11%，Mn：1.30%～1.50%，Si：0.20%～0.40%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.36%，Pcm≤0.20%，其余部分为Fe和杂质。

本发明的另一目的在于提供一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板的低成本制造方法，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序，不需要回火热处理，具体：

炼钢工序：采用转炉深脱P技术、LF深脱S技术；RH真空脱气时间≥12min，采用动态轻压下、电磁搅拌技术，按照设计成分冶炼、浇注为连铸板坯，连铸板坯中心偏析不超过B1.0级或C1.0级；

加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.0～16.0min/cm，加热温度1180～1220℃；

轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度≥980℃，最后2道次压下量≥35mm的粗轧大压下技术；第二阶段的开轧温度820～850℃；

冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，冷却速率5～10℃/s，返红温度500～550℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间48小时以上。

前所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板的低成本制造方法，钢板的最大厚度为80mm。

前所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板的低成本制造方法，钢板的金相组织为贝氏体+铁素体+少量珠光体，晶粒度9-11级。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用TMCP工艺过程中的轧制大压下、低温控轧、轧后超快冷等技术，开发出一种低成本的低焊接裂纹敏感N550CF钢板，且轧制钢板不需要回火热处理，可实现钢板的经济、批量生产；

（2）本发明中钢板C≤0.11%，CEV≤0.37%，Pcm≤0.20%，焊接裂纹敏感性低，室温条件下焊接后未出现表面、根部等裂纹现象；钢板最大厚度80mm，各项性能优异，其中屈服强度≥460MPa,抗拉强度550～720MPa，钢板-20℃低温冲击功≥150J，可满足大型水电工程项目施工现场的免预热焊接的使用要求。

附图说明

图1为本发明钢板的金相组织图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，钢板厚度为80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%、Mn：1.55%、P：0.010%、S：0.001%、Si：0.24%、Alt：0.033%、Nb：0.026%、Ti：0.034%、CEV：0.36%、Pcm：0.18%，其余部分为Fe和杂质。

其低成本制造方法包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序，不需要回火热处理，具体：

炼钢工序：采用转炉深脱P技术、LF深脱S技术；RH真空脱气时间16min，采用动态轻压下、电磁搅拌技术，按照设计成分冶炼、浇注为连铸板坯，得到320mm连铸板坯中心偏析C0.5级；

加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.3min/cm，加热温度1211℃；

轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1014℃，最后2道次压下量为40mm、38mm的粗轧大压下技术；第二阶段的开轧温度822℃，终轧温度为797℃；

冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，冷却速率8℃/s，返红温度506℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间59小时。

钢板力学性能为：屈服强度487MPa，抗拉强度590MPa，断后伸长率23.5%，-20℃冲击功Akv：268J、252J、280J，室温条件下试样焊接后表面、根部裂纹发生率均为0%。

实施例2

本实施例提供的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.10%、Mn：1.46%、P：0.011%、S：0.002%、Si：0.26%、Alt：0.036%、Nb：0.028%、Ti：0.032%、CEV：0.35%、Pcm：0.19%，其余部分为Fe和杂质。

炼钢工序：采用转炉深脱P技术、LF深脱S技术；RH真空脱气时间16min，采用动态轻压下、电磁搅拌技术，按照设计成分冶炼、浇注为连铸板坯，得到260mm连铸板坯中心偏析B0.5级；

加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数11.4min/cm，加热温度1202℃；

轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1012℃，最后2道次压下量为39mm、38mm的粗轧大压下技术；第二阶段的开轧温度829℃，终轧温度为795℃；

冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，冷却速率8℃/s，返红温度511℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间52小时。

钢板力学性能为：屈服强度486MPa，抗拉强度591MPa，断后伸长率21.5%，-20℃冲击功Akv：293J、299J、283J，室温条件下试样焊接后表面、根部裂纹发生率均为0%。

实施例3

本实施例提供的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.10%、Mn：1.49%、P：0.015%、S：0.003%、Si：0.22%、Alt：0.031%、Nb：0.025%、Ti：0.036%、CEV：0.36%、Pcm：0.19%，其余部分为Fe和杂质。

炼钢工序：采用转炉深脱P技术、LF深脱S技术；RH真空脱气时间15min，采用动态轻压下、电磁搅拌技术，按照设计成分冶炼、浇注为连铸板坯，得到260mm连铸板坯中心偏析C0.5级；

加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.9min/cm，加热温度1207℃；

轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1016℃，最后2道次压下量为38mm、36mm的粗轧大压下技术；第二阶段的开轧温度834℃，终轧温度为802℃；

冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，冷却速率7℃/s，返红温度537℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间58小时。

钢板力学性能为：屈服强度484MPa，抗拉强度586MPa，断后伸长率24%，-20℃冲击功Akv：287J、276J、290J，室温条件下试样焊接后表面、根部裂纹发生率均为0%。

实施例4

本实施例提供的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，钢板厚度为20mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.11%、Mn：1.42%、P：0.016%、S：0.004%、Si：0.28%、Alt：0.032%、Nb：0.022%、Ti：0.038%、CEV：0.36%、Pcm：0.19%，其余部分为Fe和杂质。

炼钢工序：采用转炉深脱P技术、LF深脱S技术；RH真空脱气时间13min，采用动态轻压下、电磁搅拌技术，按照设计成分冶炼、浇注为连铸板坯，得到260mm连铸板坯中心偏析C1.0级；

加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数10.2min/cm，加热温度1210℃；

轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1019℃，最后2道次压下量为36mm、35mm的粗轧大压下技术；第二阶段的开轧温度841℃，终轧温度为801℃；

冷却工序：轧制后的钢板入超快冷系统进行快速冷却，冷却速率6℃/s，返红温度543℃；然后进行堆垛缓冷，堆垛时间49小时。

钢板力学性能为：屈服强度506MPa，抗拉强度611MPa，断后伸长率21%，-20℃冲击功Akv：260J、217J、241J，室温条件下试样焊接后表面、根部裂纹发生率均为0%。

综上可知，本发明制备的80mm及以下厚度N550CF钢板，其屈服强度在484～506MPa，抗拉强度在586～611MPa，断后伸长率在21～24%之间，-20℃冲击功不小于200J，室温条件下试样焊接后表面、根部裂纹发生率均为0%，钢板组织如图1，金相组织为贝氏体+铁素体+少量珠光体，晶粒度9-11级，表现出良好的综合性能和性能均匀性。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.11%，Mn：1.30%～1.60%，Si：0.10%～0.50%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.37%，Pcm≤0.20%，其余部分为Fe和杂质。

2.根据权利要求1所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.10%，Mn：1.40%～1.60%，Si：0.20%～0.40%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.36%，Pcm≤0.19%，其余部分为Fe和杂质。

3.根据权利要求1所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.10%～0.11%，Mn：1.30%～1.50%，Si：0.20%～0.40%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020%～0.030%，Ti：0.030%～0.040%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.006%，CEV≤0.36%，Pcm≤0.20%，其余部分为Fe和杂质。

4.一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板的低成本制造方法，其特征在于：应用于权利要求1-3任意一项，包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序，不需要回火热处理，具体：

5.根据权利要求4所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板的低成本制造方法，其特征在于：钢板的最大厚度为80mm。

6.根据权利要求1所述的一种低焊接裂纹敏感性N550CF钢板及其低成本制造方法，其特征在于：钢板的金相组织为贝氏体+铁素体+少量珠光体，晶粒度9-11级。