CN1932063A - 高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板及其生产方法,采用如下化学成分(按重量百分比):C:0.06%~0.09%、Si:0.15%~0.55%、Mn:1.00%~1.60%、P:≤0.015%、S:≤0.006%、Ni:0.15~0.40%、Cr:≤0.30%、Mo:≤0.30%、Cu:≤0.30%、V:0.02~0.06%、Nb:0.005%~0.05%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂,钢的化学成分还必须满足:Pcm≤0.20%;Ceq≤0.42%,采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区两个阶段控制轧制、在线层流冷却及离线回火等工艺,生产出的钢板最厚度可达到75mm,钢板抗拉强度≥610MPa,本发明化学成分设计简单,生产工艺简便,减小生产成本,适合大批量生产,具备低焊接裂纹敏感性优异性能。
Description
技术领域
本发明属于低合金钢制造领域,它涉及一种焊接结构用钢,具体是一种抗拉强度为610MPa级低焊接裂纹敏感性高强度钢及其生产方法。
背景技术
在本发明之前,特开昭49-37814号公报和特公平4-13406号公报中已经公开为降低焊接裂纹敏感性,降C和添加Ti-B的技术。截至目前,抗拉强度600MPa级低焊接裂纹敏感性高强度钢板基本上采用调质型生产技术,几乎都是通过加B来保证钢的淬透性。用B来保证钢的强度,增加钢的淬透性,化学成分和制造条件将发生变化,可能导致母材性能不稳定,特别是焊接热影响区的硬度显著提高。焊接热影响区硬度的提高使焊接熔合线的韧性变坏。
在特开昭60-9086,特开平2-254119,特开昭59-113120,特开昭61-12970公报中提出了不添加B的技术。
其中特开昭60-9086,特开平2-254119,特开昭59-113120公报中的技术都是600MPa级非调质型钢的技术,但从实施例中看出这些技术适用的板厚上限都是20mm左右,更厚的钢板没有记载。
特开平10-68045号公报是570MPa高强度级别的具有良好焊接裂纹敏感性和大线能量焊接后高冲击值钢的生产方法。此钢板强度偏低。而且对钢中Nb、V含量以公式625(有效Nb)+250V+210Ceq≥t+40(t为钢板厚度mm)加以限定,因此钢板的厚度也要受到限制。
就目前国内相关高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板(最厚达75mm以上)的生产还没有记载。
发明内容
本发明的目的是提供一种低焊接裂纹敏感性宽厚钢板及其生产方法,钢板抗拉强度≥610MPa,钢板最大宽度达到3900mm,钢板最大厚度达到75mm。钢板具有低焊接裂纹敏感性优异性能。
为了达到上述的目的,本发明采用如下化学成分(按重量百分比):C:0.06%~0.09%、Si:0.15%~0.55%、Mn:1.00%~1.60%、P:≤0.015%、S:≤0.006%、Ni:0.15~0.40%、Cr:≤0.30%、Mo:≤0.30%、Cu:≤0.30%、V:0.02~0.06%、Nb:0.005%~0.05%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂。
另外,本发明的钢化学成分还必须满足:
Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%;
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.42%;
本发明的具体方案有生产40mm以下钢板时,钢中C:0.06%~0.07%、Si:0.15%~0.30%、Mn:1.20%~1.50%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.25%、Mo:0.15%~0.25%、Cu:0.05%~0.15%、V:0.02%~0.04%、Nb:0.005%~0.02%、Als:0.010%~0.040%,余量为Fe及不可避免的夹杂。Pcm最大0.187%,Ceq最大0.404%。
本发明的具体方案有生产40~75mm钢板时,钢中C:0.07%~0.09%、Si:0.15%~0.30%、Mn:1.30%~1.50%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.25%、Mo:0.20%~0.30%、Cu:0.10%~0.20%、V:0.03%~0.06%、Nb:0.010%~0.04%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂。Pcm最大0.195%,Ceq最大0.418%。
本发明中对C、Si、Mn、P、S、Als、Ni、Cr、Mo、V、Cu、Nb限定量的理由详述如下:
C:C≤0.06时需添加其它提高淬透性元素,使成本升高,韧性和焊接性变坏。为保证焊接裂纹敏感性和加入Nb后的焊接接头韧性,C的上限为0.09%。
Si:为使Si在保证母材强度和焊接接头强度中发挥作用,Si应大于0.15%。
Mn:为使Mn在保证母材强度和焊接接头强度发挥作用,其含量应≥1.20%。但Mn>1.60%时使焊接裂纹敏感性变坏,而且由于带来过大的淬透性使母材韧性和接头韧性变坏。
P、S:P、S都是杂质元素。限制在P≤0.015%;S≤0.006%。
Als:Als可以减少M-A组元的量及其尺寸,减少了固溶N量。一般情况下Al的含量为≥0.010%,加入Als的上限为0.040%。
Ni、Cr:Ni、Cr有利于提高母材和焊接接头的强度。Ni可进一步改善韧性。但如添加量超过所需的量会使Ceq增大,导致焊接接头的韧性降低和加工性变坏,因此Ni的含量为:0.15%~0.40%。Cr的上限为0.30%。
Mo:对提高母材强度和焊接接头强度有效,上限为0.30%。为保证所需的淬透性,添加的下限为0.15%。
Cu:
Cu有利于提高母材和焊接接头的强度。Cu的上限为0.30%。
Nb:
为保证母材强度和焊接接头强度,Nb的加量应≥0.005%,但Nb≥0.05%时焊接接头韧性变坏,所以将Nb的上限定为0.05%,最好上限为0.03%。利用轧制加热时固溶Nb的提高淬透性作用。用直接淬火方法可以减少其它提高淬透性元素的加入量。利用直接淬火后回火处理时Nb碳氮化物的析出硬化作用。这种方法可以保证冷却速度小于表面的钢板中心处的强度。也就是说,该方法不仅保证了必要的淬透性还保证了钢板的强度。
V:
V是为保证母材强度和焊接接头强度而添加的,添加量为0.02~0.06%。但是,如超过0.1%,将使焊接裂纹敏感性变差,并有损母材韧性。
B:为了避免B对钢的化学成分和制造条件的变化,导致母材性能不稳定,特别是焊接热影响区的硬度显著提高,而使焊接熔合线的韧性变坏,本发明的钢中不加入B。
Pcm:
Pcm表示焊接冷裂纹敏感性系数,在通常的环境下,焊接施工时不需要预热,所以规定在≤0.20%。
Ceq:
Ceq是碳当量值。较厚规格的610N/mm2级高强度钢通过添加Nb来保证母材强度和焊接接头强度,Ceq值可以不超过0.42%。
本发明的板厚范围,即23~75mm的范围。
本发明高强钢的生产方法,采用铁水予处理技术,转炉冶炼,LF炉+VD炉真空处理等纯净钢工艺进行冶炼及连铸。
a)热轧前的加热温度:
加热温度若超过1200℃,可能导致钢的原始奥氏体晶粒的粗大化而不能保证母材的韧性,所以上限为1200℃。钢坯出炉温度为1150~1180℃。但是考虑到微合金元素的适当溶解,加热温度必须保证不能低于1000℃。
b)轧制条件:
本发明的钢均热后轧制工艺采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区二个阶段控制轧制工艺。
奥氏体再结晶区轧制:控制轧制的第一阶段,温度区间在1100~970℃之间。为保证母材韧性及避免产生局部异常粗大的晶粒,应使每道次压下率大于8%,最好是大于10%,最大单道次压下率为20%。
奥氏体未再结晶区轧制:控制轧制的第二阶段,温度区间控制在≤930℃。为保证晶粒细化的效果从而达到提高钢的屈服强度和韧性的目的,应保证该阶段的累积变形量≥55%,最大累积变形量为65%。
c)在线层流冷却(直接淬火):
热轧结束后,将温度在Ar3以上的钢板进行强制冷却(控制冷却在ACC装置中进行)。强制冷却时应使水均匀地施加在钢板上,钢板的入水温度为745~780℃,钢板的终冷温度控制在420~500℃区间。钢板的冷却速度控制在5~13℃/S区间。应使板厚1/2t处的冷却速度至少在1℃/S以上。
d)回火处理:
回火处理的目的是为消除应力而实施的。在本发明中还具有使Nb及V碳化物析出提高并保证母材强度的特殊作用。在600℃以上进行回火可达到上述目的。但是在超过650℃的温度时回火,强度显著降低。
本发明的优点及效果在于是:化学成分设计简单,按元素添加量及种类尽量少的原则,合理的调整各元素的配比量,控制焊接冷裂纹敏感性系数值Pcm≤0.20%,控制碳当量值Ceq≤0.42%,只要焊接线能量输入满足≤40KJ/cm条件,可以保证焊后钢板的性能,减小生产成本;采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区两个阶段控制轧制、在线层流冷却及离线回火等工艺,钢板内部组织为铁素体+贝氏体复相组织,焊接后在小于600℃下消应力处理,组织不发生变化,这种钢板最厚度达到75mm,钢板抗拉强度≥610MPa,而且钢板无需进行调质处理,具备低焊接裂纹敏感性优异性能。本发明生产工艺简便,适合批量生产操作,钢板焊接后性能良好。
附图说明
附图1为本发明30mm钢板全厚度硬度试验结果,
附图2为本发明55mm钢板全厚度硬度试验结果,
附图3为本发明75mm钢板全厚度硬度试验结果,
附图4本发明斜Y坡口焊接裂纹试验原理图。
具体实施方式
本发明钢的化学成分为(按重量百分比),C:0.06%~0.09%、Si:0.15%~0.55%、Mn:1.00%~1.60%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.40%、Cr≤0.30%、Mo≤0.30%、Cu≤0.30%、V:0.02~0.06%、Nb:0.005%~0.05%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂。
另外,本发明的钢化学成分还必须满足:
Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%;
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.40%。
本发明的具体方案有生产40mm以下钢板时,钢中C:0.06%~0.07%、Si:0.15%~0.30%、Mn:1.20%~1.50%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.25%、Mo:0.15%~0.25%、Cu:0.05%~0.15%、V:0.02%~0.04%、Nb:0.005%~0.02%、Als:0.010%~0.040%,余量为Fe及不可避免的夹杂。Pcm最大0.187%,Ceq最大0.404%。
本发明的具体方案有生产40~75mm钢板时,钢中C:0.07%~0.09%、Si:0.15%~0.30%、Mn:1.30%~1.50%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.25%、Mo:0.20%~0.30%、Cu:0.10%~0.20%、V:0.03%~0.06%、Nb:0.010%~0.04%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂。Pcm最大0.195%,Ceq最大0.418%。
按上述成份采用铁水予处理技术,转炉冶炼,LF炉+VD炉真空处理等纯净钢工艺进行冶炼生产出的钢水,经过板坯连铸机制成连铸坯,连铸板坯到达厚板厂后装炉进行控温加热,板坯出炉后进行高压水表面除鳞处理。其轧制工艺步骤如下:
a)热轧前的加热温度:
钢坯加热温度必须保证不能低于1000℃,最高不超1200℃,最佳出炉温度为1150~1180℃。
b)轧制条件:
本发明的钢均热后轧制工艺采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区二个阶段控制轧制工艺;
奥氏体再结晶区轧制:控制轧制的第一阶段,温度区间在1100~970℃之间,为保证母材韧性及避免产生局部异常粗大的晶粒,应使每道次压下率大于8%,最大单道次压下率为20%,最佳值为12%~15%。
奥氏体未再结晶区轧制:控制轧制的第二阶段,温度区间控制在≤930℃。为保证晶粒细化的效果从而达到提高钢的屈服强度和韧性的目的,应保证该阶段的累积变形量≥55%,最大累积变形量为65%;
c)在线层流冷却(直接淬火):
热轧结束后,将温度在Ar3以上的钢板进行强制冷却(控制冷却在ACC装置中进行),强制冷却时应使水均匀地施加在钢板上,钢板的入水温度为745~780℃,层流冷却辊道速度0.5~0.9m/s,钢板的终冷温度控制在420~500℃区间;钢板的冷却速度控制在5~13℃/S区间,板厚1/2t处的冷却速度至少在1℃/S以上;
d)回火处理:
回火处理的目的是为消除应力而实施的,在本发明中还具有使Nb及V碳化物析出提高并保证母材强度的特殊作用,在600℃以上进行回火可达到上述目的,最高不超过650℃,最佳回火温度为610~630℃。
表1为本发明的几个实施例及性能指标测试结果。
本发明对焊接用钢的其他指标做了相应的测试。
1.应变时效敏感性试验:
试样取自TMCP+回火状态成品钢板,按照GB4160《钢的应变时效敏感性试验方法(夏比冲击法)》进行试验,钢板(横向试样)应变时效试验结果如下:
30.0mm钢板:
试验温度 | 无应变冲击功(J) | 5%应变时效冲击功(J) | 5%应变时效敏感性系数Cv(%) | 10%应变时效冲击功(J) | 10%应变时效敏感性系数Cv(%) |
常温 | 268 308 288288 | 278 268 278275 | 4.5 | 220 236 238231 | 19.8 |
0℃ | 310 286 286294 | 254 239 228240 | 18.4 | 253 220 255243 | 17.3 |
-20℃ | 280 245 290272 | 238 246 256247 | 9.2 | 246 228 228234 | 14.0 |
55.0mm钢板:
试验温度 | 无应变冲击功(J) | 5%应变时效冲击功(J) | 5%应变时效敏感性系数Cv(%) | 10%应变时效冲击功(J) | 10%应变时效敏感性系数Cv(%) |
常温 | 220 260 260247 | 212 258 230233 | 5.7 | 242 224 220229 | 7,3 |
0℃ | 185 220 250218 | 211 202 225213 | 2.3 | 174 204 196191 | 12.4 |
-20℃ | 185 187 190188 | 220 140 168176 | 6.4 | 145 130 122133 | 23.3 |
75.0mm钢板:
试验温度 | 无应变冲击功(J) | 5%应变时效冲击功(J) | 5%应变时效敏感性系数Cv(%) | 10%应变时效冲击功(J) | 10%应变时效敏感性系数Cv(%) |
常温 | 254 277 275269 | >293 268 287283 | -5.2 | 272 286 289282 | -4.8 |
0℃ | 275 272 266271 | 234 235>293254 | 6.3 | 254 250 270258 | 4.8 |
-20℃ | 244 221 210225 | >293 263 254270 | -20 | 213 255>293256 | -13.8 |
2.钢板全厚度硬度试验:
试验结果如图1~3所示。
3.NDT试验:
按照GB6803《铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法》标准进行。试样型式为P3型,尺寸为16mm×50mm×130mm。冷却介质为无水乙醇、干冰及液氮,保温时间为30分钟,打击能量为400J(30.0mm厚试板打击能量为450J)。
试验结果如下:
规格 | -40℃ | -45℃ | -55℃ | -60℃ | -78℃ | -90℃(参考) | NDT(℃) |
30mm | -- | -- | ○○ | ○○ | ○○ | ○× | -78~-90 |
40mm | -- | -- | ○○ | ○× | -60 | ||
45mm | -- | -- | ○○ | ○○ | ○○ | ○× | -78~-90 |
50mm | -- | -- | ○○ | ○○ | ○○ | ○× | -78~-90 |
55mm | -- | -- | ○○ | ○○ | ○○ | ○× | -78~-90 |
67mm | -- | ○○ | ○× | -55 | |||
75mm | ○○ | ○○ | ○× | ○× | -55 |
注:由于试验设备条件所限,≤-78℃的温度无法精确控制(仅供参考)。
4.本发明的钢板焊接试验
1)最高硬度试验:按GB4675.5-84《焊接热影响区最高硬度试验方法》对30mm、45mm、55mm、67mm、75mm钢板进行试验。
焊接热影响区最高硬度试验结果
焊接方法 | 手工电弧焊 | |||||||
焊接条件 | 焊材 | J607RH(φ4.0mm)金桥焊材 | ||||||
烘干 | 400℃×2h | |||||||
室温℃ | 24 | |||||||
湿度% | 61 | |||||||
电流A | 170 | |||||||
电压V | 25 | |||||||
速度mm/min | 150 | |||||||
线能量KJ/mm | 1.7 | |||||||
厚度mm | 30 | 45 | 55 | 67 | 75 | |||
初始温度℃ | 24 | 最高硬度HV5 | 286 | 299 | 283 | 254 | 257 | |
75 | 282 | 283 | 262 | 246 | 246 |
2)斜Y坡口焊接裂纹试验
按GB4675.1-84《斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》对30mm、45mm、55mm、67mm、75mm钢板进行试验。试验原理图如图6所示。
斜Y坡口焊接裂纹试验结果
焊接方法 | 手工电弧焊 | ||||||
焊接条件 | 焊接材料 | J607RH(φ4.0mm) | |||||
烘干 | 400℃×2h | ||||||
温度℃ | 25 | ||||||
湿度% | 64 | ||||||
电流A | 170 | ||||||
电压V | 25 | ||||||
速度mm/min | 150 | ||||||
线能量KJ/mm | 1.7 | ||||||
厚度mm | 30 | 45 | 55 | 67 | 75 | ||
试验温度 | 25℃ | 有无裂纹 | ○○○ | ○○○ | ○○○ | ○○○ | ○○○ |
50℃ | ○○○ | ○○○ | ○○○ | ○○○ | ○○○ |
○无裂纹产生
3)焊接接头试验
利用手工电弧焊和气体保护焊进行30mm、45mm、55mm和67mm钢板的对接焊,并按JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》进行取样和检验。
3.1焊接工艺
对接焊工艺
焊接方法 | 手工电弧焊 | 气体保护焊 |
形式 | X型,60° | X型,60° |
焊接材料 | J607RH(φ5.0mm) | TM-60(φ1.2mm) |
保护气体 | ---- | Ar80%+CO220% |
烘干 | 400℃×2h | ---- |
温度℃ | 25 | |
湿度% | 64 | |
电流A | 210 | 250 |
电压V | 25 | 28 |
速度mm/min | 140 | 280 |
线能量KJ/mm | 2.2 | 1.5 |
预热℃ | 无 | |
层间温度℃ | 150℃以下 |
手工电弧焊打底焊采用φ4.0mm焊条,电流170A,电压25V,速度110mm/min,线能量2..2KJ/min。
3.2焊接接头的拉伸和冷弯试验
焊接接头的拉伸和冷弯试验结果
厚度mm | 焊接方法 | 拉伸 | 冷弯D=4a,α=180° | |
Rm,MPa | 断裂位置 | |||
30 | 手工焊 | 690 | 焊缝 | ○○○○ |
730 | 焊缝 | |||
气保焊 | 665 | 焊缝 | ○○○○ | |
670 | 焊缝 | |||
45 | 手工焊 | 625 | 母材 | ○○○○ |
630 | 母材 | |||
气保焊 | 630 | 母材 | ○○○○ | |
635 | 母材 | |||
55 | 手工焊 | 615 | 母材 | ○○○○ |
615 | 母材 | |||
气保焊 | 680 | 焊缝 | ○○○○ | |
670 | 焊缝 | |||
67 | 手工焊 | 630 | 母材 | ○○○○ |
630 | 母材 | |||
气保焊 | 665 | 母材 | ○○○○ | |
660 | 母材 |
○为冷弯合格。
3.3焊接接头的冲击韧性试验
焊接接头的冲击韧性试验结果
厚度mm | 焊接方法 | -20℃AkV,J | ||
焊缝 | 熔合线 | 热影响区 | ||
30 | 手工焊 | 133 | 160 | 238 |
气保焊 | 108 | 112 | 135 | |
45 | 手工焊 | 122 | 126 | 192 |
气保焊 | 107 | 196 | 162 | |
55 | 手工焊 | 139 | 152 | 178 |
气保焊 | 140 | 200 | 178 | |
67 | 手工焊 | 153 | 194 | 202 |
手工焊1/2t | 122 | 214 | 215 | |
气保焊 | 109 | 165 | 157 | |
气保焊1/2t | 91 | 185 | 168 |
3.4焊缝和热影响区的系列冲击韧性
焊缝和热影响区的系列冲击韧性试验结果
厚度mm | 焊接方法 | 焊缝AKV,J | 热影响区AKV,J | ||||||||||
20℃ | 0℃ | -20℃ | -30℃ | -40℃ | -60℃ | 20℃ | 0℃ | -20℃ | -30℃ | -40℃ | -60℃ | ||
30 | 手工焊 | 175 | 156 | 133 | 99 | 70 | 45 | 257 | 266 | 238 | -- | 188 | 178 |
气保焊 | 127 | 101 | 108 | 82 | 75 | 45 | 251 | 220 | 135 | -- | 203 | 96 | |
45 | 手工焊 | 166 | 151 | 122 | 122 | 93 | 57 | 232 | 233 | 192 | 217 | 121 | 149 |
气保焊 | 105 | 117 | 107 | 113 | 69 | 35 | 212 | 218 | 162 | 121 | 200 | 39 | |
55 | 手工焊 | 166 | 166 | 139 | 125 | 108 | 57 | 203 | 203 | 178 | 187 | 125 | 81 |
气保焊 | 143 | 141 | 140 | 82 | 65 | 53 | 214 | 200 | 178 | 175 | 142 | 49 | |
67 | 手工焊 | -- | 157 | 153 | -- | 124 | 53 | -- | 232 | 202 | -- | 164 | 107 |
气保焊 | 156 | 127 | 109 | 86 | 64 | 39 | -- | 194 | 157 | 197 | 190 | 54 |
表1
C | Si | Mn | P | S | Als | Ni | Cr | Cu | Mo | V | Nb | Pcm | Ceq | 厚度mm | 中间坯厚mm | 二阶段开轧温度℃ | 二阶段终轧温度℃ | 开冷温度℃ | 返红温度℃ | 辊道速度m/s | Rel(MPa) | Rm(MPa) | A(%) | Akv-20℃横向(J) | |
1 | 0.065 | 0.24 | 1.53 | 0.0089 | 0.0017 | 0.03 | 0.23 | 0.05 | 0.14 | 0.25 | 0.04 | 0.024 | 0.185 | 0.411 | 75 | 130 | 850 | 830 | 769 | 505 | 0.5 | 550 | 650 | 23.0 | 270 260 250 |
2 | 0.079 | 0.26 | 1.48 | 0.0089 | 0.0027 | 0.027 | 0.25 | 0.05 | 0.15 | 0.25 | 0.04 | 0.022 | 0.198 | 0.418 | 67 | 130 | 834 | 798 | 770 | 503 | 0.5 | 580 | 665 | 19.5 | 240 252 295 |
3 | 0.06 | 0.26 | 1.57 | 0.0089 | 0.0017 | 0.024 | 0.24 | 0.04 | 0.16 | 0.25 | 0.04 | 0.022 | 0.181 | 0.410 | 60 | 130 | 849 | 837 | 761 | 429 | 0.5 | 610 | 675 | 19.5 | 290 293 295 |
4 | 0.06 | 0.24 | 1.55 | 0.0099 | 0.0017 | 0.022 | 0.26 | 0.06 | 0.17 | 0.26 | 0.04 | 0.024 | 0.184 | 0.415 | 55 | 130 | 880 | 870 | 777 | 464 | 0.5 | 590 | 670 | 22.0 | 231 220 204 |
5 | 0.06 | 0.26 | 1.53 | 0.0079 | 0.0017 | 0.028 | 0.24 | 0.04 | 0.16 | 0.25 | 0.04 | 0.022 | 0.181 | 0.405 | 50 | 120 | 870 | 816 | 750 | 420 | 0.5 | 530 | 630 | 20.5 | 235 290 290 |
6 | 0.07 | 0.25 | 1.51 | 0.0079 | 0.0017 | 0.033 | 0.22 | 0.04 | 0.15 | 0.25 | 0.04 | 0.02 | 0.175 | 0.397 | 45 | 110 | 880 | 854 | 777 | 439 | 0.6 | 590 | 670 | 20.0 | 330 310 280 |
7 | 0.06 | 0.27 | 1.56 | 0.0079 | 0.0017 | 0.027 | 0.24 | 0.04 | 0.15 | 0.25 | 0.04 | 0.022 | 0.180 | 0.408 | 40 | 100 | 890 | 827 | 752 | 430 | 0.6 | 615 | 695 | 20.5 | 295 290 295 |
8 | 0.06 | 0.26 | 1.50 | 0.0079 | 0.0027 | 0.028 | 0.22 | 0.04 | 0.15 | 0.25 | 0.04 | 0.020 | 0.176 | 0.398 | 35 | 80 | 870 | 824 | 769 | 442 | 0.65 | 600 | 660 | 21.0 | 300 305 310 |
9 | 0.06 | 0.27 | 1.48 | 0.0079 | 0.0017 | 0.034 | 0.23 | 0.04 | 0.14 | 0.25 | 0.04 | 0.020 | 0.175 | 0.396 | 30 | 70 | 860 | 791 | 755 | 430 | 0.8 | 555 | 655 | 21.5 | 290 290 290 |
10 | 0.06 | 0.26 | 1.45 | 0.0109 | 0.0017 | 0.028 | 0.22 | 0.04 | 0.15 | 0.25 | 0.04 | 0.02 | 0.173 | 0.390 | 23 | 70 | 855 | 788 | 754 | 450 | 0.9 | 575 | 660 | 24.5 | 365 385 410 |
Claims (7)
1、一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板,其特征在于采用如下化学成分(按重量百分比):C:0.06%~0.09%、Si:0.15%~0.55%、Mn:1.00%~1.60%、P:≤0.015%、S:≤0.006%、Ni:0.15~0.40%、Cr:≤0.30%、Mo:≤0.30%、Cu:≤0.30%、V:0.02~0.06%、Nb:0.005%~0.05%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂,钢的化学成分还必须满足:
Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%;
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.42%。
2、根据权利要求1所述的一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板,生产40mm以下钢板时,钢中C:0.06%~0.07%、Si:0.15%~0.30%、Mn:1.20%~1.50%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.25%、Mo:0.15%~0.25%、Cu:0.05%~0.15%、V:0.02%~0.04%、Nb:0.005%~0.02%、Als:0.010%~0.040%,余量为Fe及不可避免的夹杂,Pcm最大值为0.187%,Ceq最大值为0.404%。
3、根据权利要求1所述的一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板,生产40~75mm钢板时,钢中C:0.07%~0.09%、Si:0.15%~0.30%、Mn:1.30%~1.50%、P≤0.015%、S≤0.006%、Ni:0.15~0.25%、Mo:0.20%~0.30%、Cu:0.10%~0.20%、V:0.03%~0.06%、Nb:0.010%~0.04%、Als:0.010%~0.04%,余量为Fe及不可避免的夹杂,Pcm最大值为0.195%,Ceq最大值为0.418%。
4、按照权利要求1-3中任一项所述的一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板的生产方法,其特征在于,采用铁水予处理技术,转炉冶炼,LF炉+VD炉真空处理等纯净钢工艺进行冶炼及连铸,其轧制工艺步骤如下:
a)热轧前的加热温度:
钢坯加热温度必须保证不能低于1000℃,最高不超1200℃
b)轧制条件:
本发明的钢均热后轧制工艺采用奥氏体完全再结晶区+奥氏体未再结晶区二个阶段控制轧制工艺;
奥氏体再结晶区轧制:控制轧制的第一阶段,温度区间在1100~970℃之间,为保证母材韧性及避免产生局部异常粗大的晶粒,应使每道次压下率大于8%,最大单道次压下率为20%,最佳值为12%~15%。
奥氏体未再结晶区轧制:控制轧制的第二阶段,温度区间控制在≤930℃。为保证晶粒细化的效果从而达到提高钢的屈服强度和韧性的目的,应保证该阶段的累积变形量≥55%,最大累积变形量为65%;
c)在线层流冷却(直接淬火):
热轧结束后,将温度在Ar3以上的钢板进行强制冷却(控制冷却在ACC装置中进行),强制冷却时应使水均匀地施加在钢板上,钢板的入水温度为745~780℃,层流冷却辊道速度0.5~0.9m/s,钢板的终冷温度控制在420~500℃区间;钢板的冷却速度控制在5~13℃/S区间,板厚1/2t处的冷却速度至少在1℃/S以上;
d)回火处理:
回火处理的目的是为消除应力而实施的,在本发明中还具有使Nb及V碳化物析出提高并保证母材强度的特殊作用,在600℃以上进行回火可达到上述目的,最高不超过650℃。
5、根据权利要求4所述的一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板的生产方法,加热钢坯出炉温度为1150~1180℃。
6、根据权利要求4所述的一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板的生产方法,其特征在于单道次压下率大于10%,最佳值为12%~15%。
7、根据权利要求4所述的一种高强度低焊接裂纹敏感性钢厚板的生产方法,其特征在于回火温度为610~630℃。
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