CN103014498A

CN103014498A - 一种355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及生产方法

Info

Publication number: CN103014498A
Application number: CN2012105646868A
Authority: CN
Inventors: 王彦锋; 杨永达; 狄国标; 姜中行; 韩承良; 白学军; 麻庆申; 王根矶; 刘美艳; 刘金刚; 樊艳秋; 何元春
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及生产方法，属于易焊接结构钢技术领域。钢板的成分为C 0.09～0.13%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.20～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Al 0.025～0.04%，Nb 0.02～0.05%，Ti 0.01～0.03%，Cu 0.10～0.3%，Ni 0.10～0.3%，其余为Fe和不可避免杂质，Pcm不大于0.23%，碳当量小于0.40%；采用400mm厚度的连铸钢坯，生产采用两阶段控制轧制+控制冷却+正火处理工艺。生产的正火态10～80mm钢板具有良好的强韧性，屈服强度大于355MPa，焊接裂纹敏感性焊接指数不大于0.23%，碳当量小于0.40%，可用于海上固定式采油和钻井平台等易焊接钢结构。

Description

一种355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及生产方法

技术领域

本发明属于易焊接结构钢技术领域，特别是提供了一种355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及生产方法，是一种正火态屈服强度355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板，用于海上固定式采油平台等易焊接钢结构。

背景技术

低焊接裂纹敏感性钢易于焊接，焊接缺陷少，逐步得到用户的青睐，其中焊接裂纹敏感指数Pcm是表征此类钢板的指标，(Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B)。目前生产中大多采用低C或超低C的Mn-Mo-Nb-B系贝氏体钢，通过控轧控冷工艺，或者TMCP+回火，或者调质工艺生产各级别钢板。而对于正火态的低焊接裂纹敏感性钢板，为保证钢板的强度，其化学成分必须保证较高的碳当量，其相应的焊接裂纹敏感指数较高，因此开发正火态的低焊接裂纹敏感性钢板，碳当量要低，并需选择有效的钢板强化机制和手段。

南京钢铁公司申请号为201110358089的发明专利公开了一种焊接裂纹敏感性指数低于0.23的355MPa级低合金钢板的制造方法，钢板的化学成分添加了0.060～0.070%的V，生产工艺采用控轧控冷工艺轧制后，再经过880-920℃加热、保温1～1.5min/mm×板厚、淬火机控制680~720℃返红的热处理后交货。其特点是成分采用钒合金化，并通过增大钢板出加热炉后的冷却速度即利用淬火机的水冷来提高强度，不属于正火处理范畴。

鞍钢股份有限公司申请号为200510047195.6的发明专利公开了一种大线能量低焊接裂纹敏感性厚钢板及其生产方法，其特点是化学成分为C：0.06～0.10%、Cr：≤0.30%、Mo：0.15～0.30%、V：0.02～0.06%，生产工艺为控轧控冷+回火。

舞阳钢铁有限责任公司申请号为200610018010的发明专利公开了一种低焊接裂纹敏感性钢板及其生产方法，其化学成分组成：C≤0.07%，Cr≤0.30%，Mo≤0.30%，V≤0.08%，Nb≤0.08%，B≤0.003%。特点是采用低C或超低C，Mn-Mo-Nb-B系低C贝氏体钢，是通过控轧控冷+回火生产工艺生产610MPa钢板。

宝山钢铁股份有限公司申请号为200710093978的发明专利公开了一种屈服强度550MPa级低裂纹敏感性钢板及其制造方法，特点是采用Mn-Mo-Nb-B系超低C贝氏体钢。化学成分包含C：0.005～0.04%、Mn：1.40～1.85%、Cr≤0.20%、Mo≤0.20%、Nb：0.04～0.08%、B：0.0005～0.0020%，采用控制热机械轧制和冷却技术。

鞍钢股份有限公司申请号为201010291435的发明专利公开了一种610MPa级低焊接裂纹敏感性特厚钢板及其制造方法。其成分C：0.06%～0.10%、Cr：0.05%～0.10%、Mo：0.10%～0.30%，其生产工艺为控轧控冷+回火。

江苏省沙钢钢铁研究院有限公司申请号为201210113817的发明专利公开了一种低温韧性优异的非调质低裂纹敏感性钢板及其生产方法。其特点是化学成分为：C：0.05～0.09%，Ni：0.10～0.15%，Cr：0.10～0.18%，Mo：0.10～0.20%，Nb：0.02～0.04%，V：0.02～0.05%，工艺采用控制轧制与控制冷却技术。

发明内容

本发明的目的在于是提供了一种355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及生产方法，是一种正火态屈服强度355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板。通过采用较低的碳含量和Nb、Ni、Cu合金化，采用400mm连铸坯和两阶段控制轧制+控制冷却+正火处理生产工艺；生产的正火态10～80mm钢板具有良好的强韧性，较低的焊接裂纹敏感性焊接指数和低的碳当量。主要依据是在控轧控冷中主要充分利用Nb的析出，在随后的正火加热时阻止奥氏体晶粒长大，达到细晶强化的作用。同时发挥正火处理钢板性能均匀性作用，并利用铜的析出强化作用提高钢板强度。

本发明涉及一种正火态屈服强度355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板的生产方法，包括冶炼+连铸+控轧控冷+正火处理，其特征在于：该钢的化学成分质量百分比为：C 0.09～0.13%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.20～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Al 0.025～0.04%，Nb 0.02～0.05%，Ti 0.01～0.03%，Cu 0.10～0.3%，Ni 0.10～0.3%，其余为Fe和不可避免杂质。采用顶底复吹转炉冶炼，并采用低镍生铁配镍；连铸坯型厚度规格为400mm，宽度在1800～2400mm；钢板采用两阶段控制轧制+控制冷却+正火处理。生产的正火态10～80mm钢板具有良好的强韧性，屈服强度大于355MPa，焊接裂纹敏感性焊接指数不大于0.23%，碳当量小于0.40%。

该发明的主要工艺措施：

（1）钢种冶炼：采用顶底复吹转炉冶炼，控制各元素同时满足Pcm不大于0.23%和碳当量小于0.40%，并采用低镍生铁配镍。

（2）钢坯连铸：铸坯厚度规格采用400mm，宽度在1800～2400mm之间，以保证钢坯到钢板的总压缩比。

（3）钢坯加热：钢坯冷装入炉，加热温度在1150～1200℃之间，加热时间在460～540min；

（4）控制轧制+控制冷却：在4300mm 轧机上采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶轧制温度1000~1200℃，待温厚度不小于成品厚度的2倍，未再结晶开始轧制温度850～900℃，控制终轧温度790～840℃；轧后水冷，终冷温度500～550℃，冷速10～30℃/s。

（5）正火处理：正火处理温度880~930℃，在炉时间为钢板厚度×1.5 min/mm，保温时间为5～30min，钢板出炉后在空气中自然冷却至室温。

本发明的优点在于：

1）本发明与传统的控轧控冷工艺的目的不同，本发明钢板经严格的控轧控冷后，可以使含Nb第二相能够充分析出，在随后的正火加热时阻止奥氏体晶粒长大，达到细化奥氏体后晶粒的作用。

2）在本发明设计的工艺条件下，除能够发挥正火处理钢板性能均匀性作用外，还充分利用正火冷却过程中铜的析出强化作用来保证钢板强度。

3）钢板具有较低的焊接裂纹敏感性指数（≤0.23%），碳当量比较低有良好的焊接适应性，而且钢中添加一定量的Ni和Cu，还可以提高钢板的耐腐蚀性能。

附图说明

图1为80mm厚钢板厚度方向1/4处金相组织。

图2为80mm厚钢板心部金相组织。

图3为40mm厚钢板厚度方向1/4处金相组织。

图4为40mm厚钢板心部金相组织。

实施例1

按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了80mm厚钢板的实例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸400mm×2000mm×2700mm，成品钢板尺寸为80mm×2350mm×L(长度)，冷装，加热温度1180℃，双机架两阶段控轧，精轧开轧温度875℃，终轧温度820℃，待温厚度为160mm，轧后水冷，终冷温度540℃，正火温度880℃，保温15min。钢板化学成分见表1，力学性能见表2，金相组织见图1和图2。

表1 80mm钢板的化学成分(重量，%)，余量为Fe和不可避免杂质

表2力学性能检验结果

实施例2

按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了40mm厚度规格的实例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸400mm×1800mm×2700mm，成品钢板尺寸为40mm×2500mm×L(长度)，冷装，加热温度1190℃，双机架两阶段控轧，精轧开轧温度860℃，终轧温度800℃，待温厚度为120mm，轧后水冷，终冷温度530℃，正火温度900℃，保温10min。钢板化学成分见表3，力学性能见表4，金相组织见附图3和图4。

表3 40mm钢板的化学成分(重量，%)

C	Si	Mn	P	S	Alt	Nb	Ti	Cu	Ni	Pcm	Ceq
												0.11	0.25	1.45	0.011	0.001	0.035	0.026	0.012	0.20	0.21	0.205	0.361

表4力学性能检验结果

Claims

1.一种355MPa级低焊接裂纹敏感性钢板，其特征在于，化学成分质量百分比为：C 0.09～0.13%，Si 0.25～0.35%，Mn 1.20～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Al 0.025～0.04%，Nb 0.02～0.05%，Ti 0.01～0.03%，Cu 0.10～0.3%，Ni 0.10～0.3%，其余为Fe和不可避免杂质；采用顶底复吹转炉冶炼，并采用低镍生铁配镍；连铸坯型厚度规格为400mm，宽度在1800～2400mm；钢板采用两阶段控制轧制+控制冷却+正火处理。

2.按照权利要求1 所述的生产方法，其特征在于，各元素含量同时满足Pcm不大于0.23%和碳当量小于0.40%。

3.一种权利要求1或2所述钢板的生产方法，其特征在于，工艺中控制的技术参数如下：

（1）冶炼：采用顶底复吹转炉冶炼，控制各元素同时满足Pcm不大于0.23%和碳当量小于0.40%，并采用低镍生铁配镍；

（2）钢坯连铸：铸坯厚度规格采用400mm，宽度在1800～2400mm之间，以保证钢坯到钢板的总压缩比；

（4）控制轧制+控制冷却：在4300mm 轧机上采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶轧制温度1000～1200℃，待温厚度不小于成品厚度的2倍，未再结晶开始轧制温度850～900℃，控制终轧温度790～840℃；轧后水冷，终冷温度500～550℃，冷速10～30℃/s；

（5）正火处理：正火处理温度880～930℃，在炉时间为钢板厚度×1.5 min/mm，保温时间为5～30min，钢板出炉后在空气中自然冷却至室温。