专利名称：一种大线能量焊接非调质高强度钢板及其制造方法
技术领域：
本发明属于低合金高强度钢技术领域。尤其涉及一种大线能量焊接的非调质低合金高强度钢及其制造方法。
背景技术：
低合金高强度钢广泛用于建筑、桥梁、压力容器、储罐、管线和船舶等基础建设、重要设施和大型建筑。20世纪70年代末以来，在船舶、石油、城建等诸多领域，工程结构越来越朝着大型化、高参数方向发展。
近年来，为了提高大型工程结构的焊接效率，保证其使用的安全可靠性，焊接效率高的单面埋弧焊、气电焊、电渣焊等大线能量焊接技术相继被采用，这给传统的低合金高强度钢带来了新的问题，即焊接粗晶热影响区(HAZ)的强度和韧性变差，且易产生焊接冷裂纹等缺陷。因此，HAZ韧性的改善成为低合金高强度钢大线能量焊接研究和开发的热点和重点。
大线能量焊接条件下低合金高强度钢(抗拉强度为400～600MPa)的组织转变行为与控制必须充分综合考虑母材及其焊接热影响区组织的形成过程及其控制方法。因为大焊接热输入条件下的焊接热影响区组织的粗化、热影响区的软化以及由此而造成的焊接热影响区的脆化和接头强度的降低是低合金高强度钢焊接中的主要问题。
为此，国内外对低合金高强度钢的焊接热影响区组织性能特征、奥氏体晶粒长大动力学等方面进行了大量的研究与探索，研究和设计出新的大线能量焊接条件下高强度钢及其制造方法。如大线能量低焊接裂纹敏感性系列钢及其生产方法”(ZL 02115877.0)、“高性能耐火耐候建筑用钢及其生产方法”(ZL 01133562.9)、“大线能量焊接非调质高韧性低温钢及其生产方法”(ZL 01128316.5)、大线能量焊接高韧性抗锌液腐蚀用钢及其生产方法(ZL01128476.5)、“一种可大线能量焊接的厚钢板及制造方法”(CN 200510023216.0)、“大线能量焊接水电站压力管用钢及其生产方法”(CN 200510019165.4)、“可大线能量焊接的超高强度厚钢板及其制造方法”(ZL 200410017255.5)、如“大线能量低焊接裂纹敏感性系列钢及其生产方法”(ZL02115877.0)，但也存在如下问题(1)焊接线能量低，一般为50～150kJ/cm；(2)对氧的含量未作出明确的规定，难以提高产品质量和焊接线能量；
(3)Si含量较高，因较高含量的Si会促进M/A的形成，降低HAZ的韧性；(4)含有昂贵金属钒，使产品的成本提高；(5)有的采用调质工艺生产，因而生产过程复杂、环节多、生产成本高，由于采用调质工艺生产，含碳量一般来讲比非调质工艺要高，不利于抗更大的线能量焊接和实现控制轧制和控制冷却以及机械热处理工艺(TMCP)；(6)钢中含有稀土元素，稀土元素为非常活泼的元素，不容易控制，而且容易污染钢水，不利于产品质量的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、易于控制、成本低的大线能量焊接非调质高强度钢板的制造方法，所制造的钢板焊接质量高、焊接裂纹敏感性低。
为实现上述目的，本发明的板坯化学成分是C为0.01～0.25wt％、Si为0.05～0.5wt％、Mn为0.5～1.8wt％、Als为0.001～0.06wt％、Nb为0.01～0.08wt％、Ti为0.01～0.08wt％、N为0.002～0.012wt％、B为0.0001～0.003wt％、P＜0.015wt％、S＜0.015wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所采用的工艺是用转炉或者电弧炉将铁水、或废钢、或铁水与废钢经炼钢后进行精炼，精炼工艺是先测定钢水中的氧含量，保持钢水中的氧含量在10～600ppm；再用Fe-Ti合金或者金属Ti进行脱氧，然后用Al线进行最终脱氧，根据板坯成分及其含量加入B，最后进行连铸、热轧。
其热轧工艺是铸坯加热至1100～1320℃、均热2～4小时后进行热轧，轧制为20～100mm厚的钢板，轧后控制弛豫5～300s，然后以冷却速度为1～30℃/s在线进行冷却。
由于采用上述技术方案，尤其是利用科学的微合金控制技术和先进的TMCP技术生产大线能量焊接热影响区(HAZ)韧性好的技术，具有化学成分简单、工艺过程简单、抗大线能量焊接、低焊接裂纹敏感性的特点。所制造的船板钢抗拉强度为400～600MPa，可在150～600kJ/cm的线能量下进行焊接，焊接后不需进行热处理，焊接HAZ的冲击功不低于母材冲击功的2/3。因而能有效地提高钢板焊接质量，减少生产成本，节约资源和能源。
用本发明所制造的钢板可广泛适用于原油储罐、建筑用钢、船舶军舰等大型结构、设备、设施等的结构用钢，尤其是适合埋弧焊、气保焊、气电焊、电渣焊等大线能量(150～600kJ/cm)输入的各种焊接。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述实施例1一种大线能量焊接非调质高强度钢及其制造方法。该板坯的化学成分及其含量是C为0.04～0.08wt％、Si为0.2～0.4wt％、Mn为1.3～1.8wt％、Als为0.02～0.05wt％、Nb为0.03～0.07wt％、Ti为0.01～0.05wt％、N为0.006～0.010wt％、B为0.001～0.002wt％、P＜0.01wt％、S＜0.01wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例所采用的工艺条件是用转炉将铁水与废钢冶炼成钢水后进行精炼；精炼工艺是先用快速定氧探头测定钢水中的氧含量，保持钢水中的氧含量在600ppm。再用Fe-Ti合金进行脱氧，用Al线进行最终脱氧，最终脱氧后加入B；再将钢水温度调整到出钢温度，并浇注成210mm的铸坯。最后经连铸后热轧，热轧工艺是将铸坯加热至1180～1250℃、均热2～3小时后进行热轧，轧制为40mm厚的钢板，轧后控制弛豫5～10s，然后以冷却速度为10～20℃/s进行在线冷却即可。
所制造的钢板抗拉强度为580MPa，在400～600kJ/cm的线能量下进行焊接，焊接后不需进行热处理，焊接HAZ的冲击功不低于母材冲击功的2/3。
实施例2一种大线能量焊接非调质高强度钢及其制造方法。板坯的化学成分及其含量是C为0.03～0.07wt％、Si为0.2～0.4wt％、Mn为1.0～1.6wt％、Als为0.03～0.06wt％、Nb为0.03～0.05wt％、Ti为0.01～0.05wt％、N为0.004～0.0080wt％、B为0.001～0.003wt％、P＜0.01wt％、S＜0.0065wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所采用的工艺是用转炉将铁水炼成钢水后进行精炼；精炼工艺是先用快速定氧探头测定钢水中的氧含量，保持钢水中的氧含量在300ppm。再用Fe-Ti合金进行脱氧，用Al线进行最终脱氧，根据板坯成分加入B；再将钢水温度调整到出钢温度，并浇注成250mm的铸坯。
将铸坯加热至1220～1280℃、均热2～3小时后进行热轧，轧制为50mm厚的钢板，轧后控制弛豫10～15s，然后以冷却速度为10～20℃/s进行在线冷却即可。
本实施例的钢板的抗拉强度为520MPa，可在线能量为400～600kJ/cm的线能量下进行焊接，焊接后可不进行热处理。焊接HAZ的冲击功不低于母材冲击功的2/3。
实施例3
一种大线能量焊接非调质高强度钢及其制造方法。该板坯化学成分及其含量是C为0.02～0.06wt％、Si为0.1～0.3wt％、Mn为1.2～1.7wt％、Als为0.01～0.05wt％、Nb为0.02～0.06wt％、Ti为0.01～0.05wt％、N为0.006～0.010wt％、B为0.001～0.002wt％、P＜0.01wt％、S＜0.008wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所采用的工艺是采用电弧炉将废钢炼成钢水后进行精炼；精炼工艺是先用快速定氧探头测定钢水中的氧含量，保持钢水中的氧含量在400ppm。再用Fe-Ti合金进行脱氧，用Al线进行最终脱氧，根据板坯的化学成分，最终脱氧后加入B；再将钢水温度调整到出钢温度，并浇注成250mm的铸坯。
其热轧工艺是将铸坯加热至1220～1280℃、均热2～3小时后进行热轧，轧制为60mm厚的钢板，轧后控制弛豫15～20s，然后以冷却速度为10～20℃/s进行在线冷却即可。
本实施例的钢板的抗拉强度为550MPa，可在线能量为400～600kJ/cm的线能量下进行焊接，焊接后可不进行热处理。焊接HAZ的冲击功不低于母材冲击功的2/3。
本
具体实施例方式
具有化学成分简单、易于控制、生产成本低、工艺过程简单的特点。所制造的钢板焊接质量高、裂纹敏感性低、抗拉强度高，可有效地提高制造效率、减少制造成本、节约资源和能源，故适合埋弧焊、气保焊、气电焊、电渣焊等400～600kJ/cm的大线能量输入的各种焊接。本具体实施方式
所制造的钢板可广泛适用于原油储罐、建筑用钢、船舶军舰等大型结构、设备、设施等的结构用钢。
权利要求
1.一种大线能量焊接非调质高强度钢板的制造方法，其特征在于该板坯的化学成分及其含量是C为0.01～0.25wt％、Si为0.05～0.5wt％、Mn为0.5～1.8wt％、Als为0.001～0.06wt％、Nb为0.01～0.08wt％、Ti为0.01～0.08wt％、N为0.002～0.012wt％、B为0.0001～0.003wt％、P＜0.015wt％、S＜0.015wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；制造工艺是采用转炉或者电弧炉将铁水、或废钢、或铁水与废钢经炼钢后进行精炼，精炼工艺是先测定钢水中的氧含量，保持钢水中的氧含量在10～600ppm；用Fe-Ti合金或金属Ti进行脱氧，再用Al线进行最终脱氧后，根据板坯成分及其含量加入B，然后进行连铸、热轧。
2.根据权利要求1所述的大线能量焊接非调质高强度钢板的制造方法，其特征在于所述的热轧工艺是铸坯加热至1100～1320℃、均热2～4小时后进行热轧，轧制成20～100mm厚的钢板，轧后控制弛豫5～300s，然后以冷却速度为1～30℃/s在线冷却。
3.根据权利要求1或2项所述的大线能量焊接非调质高强度钢板的制造方法所制造的大线能量焊接非调质高强度钢板。
全文摘要
一种大线能量焊接非调质高强度钢板及其制造方法。该板坯的化学成分是C为0.01～0.25wt％、Si为0.05～0.5wt％、Mn为0.5～1.8wt％、Als为0.001～0.06wt％、Nb为0.01～0.08wt％、Ti为0.01～0.08wt％、N为0.002～0.012wt％、B为0.0001～0.003wt％、P＜0.015wt％、S＜0.015wt％、其余为Fe及不可避免的杂质。其制造工艺是采用转炉或者电弧炉将铁水、或废钢、或铁水与废钢经炼钢后进行精炼，保持钢水中的氧含量在10～600ppm；用Fe－Ti合金或者金属Ti进行脱氧，再用Al线进行最终脱氧后，根据板坯成分及其含量加入B；然后连铸、热轧。所制造的钢板适合150～600kJ/cm的大线能量输入的各种焊接，可有效地提高焊接质量、降低成本、提高制造效率、节约能源。
文档编号C22C38/14GK101050504SQ20071005213
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者吴开明 申请人:武汉科技大学