一種無鉻微鉬高強大線能量鋼板及其製造方法
2023-06-20 06:45:16 2
專利名稱：一種無鉻微鉬高強大線能量鋼板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種抗拉強度> 61OMPa的低合金高強鋼板,特別是一種無Cr微Mo適用於原油儲罐用的大線能量鋼板及其製造方法，屬於冶金領域。
背景技術：
大線能量焊接用鋼是大幅度提高焊接效率的新一代鋼種，由於其採用大線能量焊接後，HAZ塑韌性不明顯降低，接頭的力學性能達到與母材相同要求，同時焊接線能量比傳統的低合金高強度鋼提高5至10倍等特點，被廣泛應用於各領域。本發明之前，公開了 「大線能量低焊接裂紋敏感性厚鋼板及其生產方法」(公開號CN 1932064A)。該鋼採用添加Cr ≤ 0. 30%, MoO. 15% 0. 30%的成分設計來提高鋼的淬透性和強韌性，但由於上述兩種元素的添加使鋼的造價成本提高。本發明之前，公開了 「大線能量低焊接裂紋敏感性系列鋼板及其生產方法」(公開號CN 1396294A)。該鋼採用T1-Nb-B複合加入的生產工藝，控制Pcm≤0. 21或Pcm≤0. 23，並採用調質處理生產技術，不僅使生產工藝複雜而且由於B的加入可能導致母材性能不穩定及熱影響區硬度提高導致融合線韌性的下降等系列問題。
發明內容
本發明目的是通過不添加合金元素Cr、只添加微量Mo元素，及少量的其他合金元素，通過適當的控軋控冷工藝，發明一種抗拉強度> 610MPa的非調質型原油儲罐用鋼及其製造方法。該鋼不僅具有優良的強度、塑韌性和焊接性能，而且符合低焊接裂紋敏感性和大線能量(50 100)KJ/cm焊接的工藝要求，同時具有生產工藝簡單、工期短等特點。本發明的一種無鉻微鑰高強大線能量鋼板，其化學成分重量百分比為C0. 060% 0. 10%, Si 0. 15% 0. 4%, Mn1. 45% 1. 6%、S ≤ 0. 005%, P ≤ 0. 015%,Mo ( 0. 10%,Ni 0. 15% 0. 30%,Nb 0. 03% 0. 05%,V 0. 02% 0. 06%,TiO. 012% 0. 025%,Cu 0. 1% 0. 25%、A1S 0. 015% 0. 045%，餘量為Fe及不可避免的夾雜。另外，本發明的鋼的化學成分還必須滿足Pcm = C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/15+Mo/20+Ni/60+V/10+5B ≤ 0. 20 %。為保證本發明的目的，使該鋼具有大線能量及低的焊接裂紋敏感性，鋼中合金元素C、S1、Mn、P、S、N1、Mo、Nb、V、Ti限定量的理由詳述如下C :作為形成碳化物及提高淬透性元素，有利於強度的提高。因此，要保證C的含量下限在0. 06%。但加入過量C會增大焊接熱影響區的硬度，並增大對焊縫金屬冷裂的敏感性和對焊後再加熱開裂的敏感性，對焊接性能不利，因此，C含量的上限在0.1 %。S1:在煉鋼過程中作為脫氧元素，為了保證脫氧效果，其下限至少為0. 15%。Si在鋼中以固溶態存在於基體中，起到提高淬透性從而提高基體強度的作用，但加入量過多會降低鋼的可焊性，因此Si的上限定為0.4%。Mn :在煉鋼中，起到脫氧劑和脫硫劑的作用，同時提高鋼的淬透性，保證強度。然而，如果Mn加入過多，在提高淬透性的同時降低了馬氏體轉變溫度，使焊接性能下降，因此，Mn含量下限為1. 45%，上限為1.6%。S :在鋼中作為不可避免的雜質存在，如果其含量高，那麼它產生焊接再加熱開裂。因此，S含量最多為0. 005 %。S含量儘可能低，所以對其沒有特別的下限。P :在鋼中作為不可避免的雜質存在。如果其含量高，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞。因此，P含量最多0.015%。P的含量儘可能低，所以對其沒有特別的下限。Cr :提高淬透性元素，對提高基體的強度有利，同時也是抗氧化性元素，而作為貴重合金元素，本發明為降低成本，未加入，但本發明鋼板並未因Cr的缺失影響鋼板性能，而是通過後續的軋製冷卻工藝使鋼的強韌性得到補償。本發明在製造方法中，通過控制冷卻階段的溫度使強度得到提高，特別是開冷溫度保證在790 830°C，終冷溫度控制在510 590°C，這樣做的目的是使最終組織中貝氏體組織比例大幅提高，減少鐵素體組織的形成，從而保證鋼板強度提高，另外在控軋階段採用大的單道次壓下量，道次壓下率> 15%，晶粒得到充分細化，通過細晶強化來使該鋼強韌性得到提高。Ni =Ni的加入可以降低臨界轉變溫度，降低各元素的擴散速度，提高淬透性，Ni不但能提高強度還能改善鋼的塑性和韌性，因此下限定為0. 15%，但Ni作為貴重元素，加入過多不僅使鋼的成本增加對鋼的焊接性能也不利，所以Ni含量的上限為0. 3%。Mo:作為提高淬透性合金元素，可以提高基體和焊縫金屬的強度，但作為貴重金屬加入量過多會導致 鋼的成本增加，因此，本發明通過只添加微量Mo元素，通過適當的工藝措施，使鋼的力學性能不會因為Mo元素的微量加入而降低，根據上述理由，Mo含量上限為0.1 %。Mo含量減少引起的強度降低，同樣通過後續生產工藝得到補償，原因解釋同Cr相似。Cu :提高基體及焊縫金屬的強度和韌性，與Ni結合能更好地起到耐蝕作用。但銅含量過高會使塑性顯著降低。因此根據本鋼種實際需要，上限定為0.25%，下限定為0. 1%。Nb :與C和N結合形成Nb(C、N)，有利沉澱彌散強化。但Nb添加量不足0. 01 %時，析出的密度低，不能得到相應的效果，反之超過0. 05%時，容易生成未固溶的粗大Nb (C、N)，延性和韌性降低。Nb含量下限為0. 03%，上限為0. 05%。V :作為強碳化物形成元素，有利於鋼的彌散強化作用，提高基體和焊縫金屬的強度，同時改善鋼的焊接性，因此下限定為0. 02%，但V過量會導致成本上升，因此上限定為0. 06%。T1:對於降低焊接再加熱開裂的敏感性是必不可少的。Ti與N結合形成TiN，從而降低游離N的含量，游離N降低在焊接熱影響區域內的晶粒間結合強度。此外，由於釘扎作用，它抑制由於焊接熱循環產生的焊接熱影響區域內晶粒的粗化並且它防止再加熱開裂的形成。為了獲得這些作用，其含量至少為0.012%是必要的。然而，Ti的過量添加導致韌性的極度降低，所以Ti含量最多0. 025%。Al :作為鋼種常用的脫氧劑，少量加入可以提高衝擊韌性，但對焊接性能不利。因此，下限定為0. 015%，上限定為0. 045%。本發明的一種無Cr微Mo高強大線能量鋼板的製造方法如下煉鋼、連鑄生產工藝
鐵水預脫硫，脫硫渣要扒；轉爐出鋼後，鋼水扒渣；進行LF處理，造白渣深度脫硫；LF處理結束後進行Ca處理，餵CaSi線以儘快的速度進行(彡3. 5m/S)，餵線量要求700m/罐，S低於0.003%不餵線；進行RH深處理，循環時間不得少於lOmin，[H] ( 2ppm，在RH加A T1-Fe進行微鈦處理；保證機前澆注時吹氬時間> IOmin ；目標過熱度控制在 2倍成品厚度，粗軋階段終軋溫度控制在> IOOO0C ;粗軋階段的每道次壓下率> 15%，該階段累計變形量> 65%。精軋開軋溫度控制在870 1000°C之間，終軋溫度控制在820 890°C之間。精軋階段每道次壓下率> 15%，該階段累計變形量> 60%。(d)冷卻制度熱軋完成後，鋼板採用控制冷卻的方式冷卻，開冷溫度控制在790 830°C，終冷溫度控制在510 590°C。熱處理生產工藝
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回火溫度610 63CTC,在爐時間3 4min/mm。本發明生產的鋼板厚度範圍為12 42mm。本發明的有益效果是通過簡單的成分設計，在不添加合金元素Cr，只添加微量Mo元素和少量其他元素的基礎上，通過採用兩階段軋制+在線冷卻技術與離線回火工藝結合，發明一種抗拉強度> 610MPa的低成本儲罐用鋼。該鋼不僅具有優良的強度、塑韌性和焊接性能，同時符合低焊接裂紋敏感性和大線能量(50 100) KJ/cm焊接的工藝要求。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。本發明具體實施例的化學成分(按重量百分比)，C 0. 060 % 0. 10 %、SiO. 15 % 0. 4 %、Mn1. 45 % 1. 6 %、S 彡 0. 005 %、P 彡 0. 015 %、Mo 彡 0. 10 %、NiO. 15% 0. 30%、Nb 0. 03 % 0. 05 %、V 0. 02 % 0. 06 %、Ti 0. 012 % 0. 025 %、CuO.1 % 0. 25%、Als 0. 015% 0. 045%，餘量為Fe及不可避免的夾雜。實施例和對比例如表1、2、3中所示其中1、3、5、7爐號為本發明鋼實施例；2、4、6、8爐號為對比例。具體化學成分見表I。本發明的鋼的化學成分還必須滿足Pcm = C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/15+Mo/20+Ni/60+V/10+5B 彡 0. 20 %。表I實施例化學成分(wt %)
權利要求
1.一種無鉻微鑰高強大線能量鋼板，其特徵在於鋼的化學成分重量百分比為CO.060% O. 10%, Si O. 15% O. 4%, Mn1. 45% 1. 6%、S 彡 O. 005%, P 彡 O. 015%,O.01%^ Mo ^ O. 10%,Ni O. 15% O. 30%,Nb O. 03% O. 05%,V O. 02% O. 06%,TiO.012% O. 025%、Cu O. 1% O. 25%、A1S O. 015% O. 045%，餘量為 Fe 及不可避免夾雜，滿足Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cr+Cu) /15+Mo/20+Ni/60+V/10+5B 彡 0· 20%。
2.一種用於權利要求1所述無鉻微鑰高強大線能量鋼板的製造方法，其特徵在於主要包括鐵水脫硫扒渣，轉爐煉鋼，到形成連鑄坯，進入加熱爐加熱，出爐溫度控制在1160 1180°C，高壓水除磷，進行兩階段軋制，粗軋終軋溫度控制在> 1000°C，每道次壓下率^ 15%，該階段累計變形量> 65% ;精軋開軋溫度控制在870 1000°C，終軋溫度控制在820 890°C，精軋階段每道次壓下率> 15%，該階段累計變形量>60% ;軋後進行在線層流冷卻，開冷溫度控制在790 830°C，終冷溫度控制在510 590°C ;冷卻後進行回火處理，回火溫度610 63CTC,在爐時間3 4min/mm。
全文摘要
本發明公開一種無鉻微鉬高強大線能量鋼板及其製造方法，鋼的化學成分為C 0.060％～0.10％、Si 0.15％～0.4％、Mn 1.45％～1.6％、S≤0.005％、P≤0.015％、0.01％≤Mo≤0.10％、Ni 0.15％～0.30％、Nb 0.03％～0.05％、V 0.02％～0.06％、Ti 0.012％～0.025％、Cu 0.1％～0.25％、AlS 0.015％～0.045％，餘量為Fe及不可避免夾雜，滿足Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/15+Mo/20+Ni/60+V/10+5B≤0.20％。製造方法主要包括鑄坯出爐溫度1160～1180℃，高壓水除磷，粗軋終軋溫度≥1000℃，每道次壓下率≥15％，累計變形量≥65％；精軋開軋溫度870～1000℃，終軋溫度820～890℃，每道次壓下率≥15％，累計變形量≥60％；軋後層流冷卻，開冷溫度790～830℃，終冷溫度510～590℃；冷卻後回火溫度610～630℃，在爐時間3～4min/mm。該鋼不僅具有優良的強度、塑韌性和焊接性能，同時符合低焊接裂紋敏感性和大線能量(50～100)KJ/cm焊接的工藝要求。
文檔編號C22C38/16GK103031491SQ20111030311
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者高強, 王儲, 李新玲, 胡昕明, 梁福鴻 申請人:鞍鋼股份有限公司