高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法。所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.20～0.30％，Mo：0.10～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.008～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢板抗拉强度大于610MPa，满足120KJ/cm以上焊接线能量的高强度调质钢板的需求。该钢板可用于建造大型原油储罐，适用于埋弧焊、气体保护焊、气电立焊等大线能量输入的焊接。

Steel sheet for high strength and large line energy welding and preparation method thereof

The invention provides a steel plate with high strength and large line energy welding and a preparation method thereof. The chemical composition of the steel plate according to the weight percentage of C:0.08 ~ 0.10%, Si:0.20 ~ 0.30%, Mn:1.35 ~ 1.55, P = 0.015%, S:: = 0.010%, Ni:0.20 ~ 0.30%, Mo:0.10 ~ 0.20%, V:0.04 ~ 0.05%, Ti:0.008 ~ 0.015%, Alt:0.03 ~ 0.04%, Ce:0.0005 ~ 0.0015% more than the amount of rare earth, being Fe and unavoidable impurities the. The tensile strength of the steel plate is greater than 610MPa and meets the demand of High Strength Quenched and tempered steel plates with more than 120KJ/cm welding line energy. The steel plate can be used for the construction of large crude oil storage tanks, and is suitable for welding of large wire energy input such as submerged arc welding, gas shielded welding, gas electric vertical welding, etc..

【技术实现步骤摘要】
高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法
本专利技术涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法。
技术介绍
自90年代日本提出“氧化物冶金”概念至今，日本大线能量焊接用钢的生产工艺技术已日趋成熟并广泛应用于造船、海洋工程、高层建筑、水电、核电、石油化工压力容器、管线钢等多种制造领域。经历了从TiN到Ti2O3，最后发展到如今的Ca、Mg氧化物或硫化物的过程机理，可满足350KJ/cm以上焊接线能量。目前，我国的大热输入焊接用钢板的工业生产与应用，仅局限于原油储罐与造船这两个领域，而且只能生产满足焊接线能量为100-150KJ/cm的钢板。与日本相比仍有很大差距，而其他众多领域所需的大线能量焊接用钢尚属空白。目前，国内企业开发大线能量焊接用钢时，通常采用传统的微细TiN钉扎作用机理，以避免焊接热影响区奥氏体晶粒的粗化。采用这种方法，在生产工艺合理的情况下，虽然钢板能够承受线能量达到100KJ/cm左右的要求。但是在焊接热循环过程中，当温度达到1350℃时，TiN就会有50％发生溶解，当熔合线部位温度达到或超过1400℃时，溶解的体积分数甚至能够达到88％，造成钉扎作用的大幅度弱化，进而影响了钢板的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法。本专利技术提供一种高强度大线能量焊接用钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.20～0.30％，Mo：0.10～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.008～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.24～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.007％、S：≤0.005％、Ni：0.25～0.30％，Mo：0.14～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.01～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，所述钢板的金相组织为回火索氏体。本专利技术还提供一种上述高强度大线能量焊接用钢板的制备方法，其包括以下步骤：步骤a、冶炼和浇铸，制得钢坯；步骤b、加热和轧制加热过程中，加热温度为1200℃～1230℃，总在炉时间≥270min；轧制分为第一阶段轧制和第二阶段轧制：所述第一阶段轧制在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1180～1210℃，第1～2道次压下量大于10％，其余至少有1～2道次压下率控制在20～40％；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度≤960℃，中间坯厚度为3倍成品厚度，终轧温度为840～870℃；步骤c、冷却，以10～20℃/s的冷却速度冷却至640～660℃；步骤d、热处理将室温下的钢板再加热，淬火加热温度为910～930℃，保温时间为10～20min；回火加热温度为630～660℃，在炉时间为3.2t+20min，其中t为钢板厚度。进一步地，所述步骤a具体为：将除了铈铁合金外的原料按配比加入冶炼炉，在浇注前1～3分钟再加铈铁合金，待熔化后浇铸到钢模，浇铸成型，得到钢坯。本专利技术提供一种高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法，该钢板通过合理的化学成分设计，并经过稀土处理，采取上述热轧和热处理工艺可以得到一种抗拉强度大于610MPa，满足120KJ/cm以上焊接线能量的高强度调质钢板。该钢板可用于建造大型原油储罐，适用于埋弧焊、气体保护焊、气电立焊、电渣焊等大线能量输入的焊接。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1制备的钢板的金相组织图；图2为本专利技术实施例1制备的钢板120KJ/cm焊接线能量下热影响区金相组织图；图3为本专利技术实施例1制备的钢板中的稀土氧硫化物颗粒图。具体实施方式本专利技术公开了一种高强度大线能量焊接用钢板及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术提供一种高强度大线能量焊接用钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.20～0.30％，Mo：0.10～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.008～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。优选地，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.24～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.007％、S：≤0.005％、Ni：0.25～0.30％，Mo：0.14～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.01～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，所述钢板的金相组织为回火索氏体。本专利技术提供的钢板中，加入了稀土元素Ce，Ce与钢中的O和S具有极强的亲和力，容易生成稀土Ce的氧化物、硫化物及其复合化合物，熔点高达3000℃以上，热稳定好，见图3。形成的弥散分布的稀土氧硫化合物第二相粒子能够抑制大线能量焊接过程中高温下奥氏体的粗化，提高晶内铁素体形核率，促进有利于韧性的细密状针状铁素体组织形成，提高焊缝热影响区的冲击性能，最终实现大线能量焊接。相应的，本专利技术还提供高强度大线能量焊接用钢板的制备方法，其包括以下步骤：步骤a、冶炼和浇铸，制得钢坯；步骤b、加热和轧制加热过程中，加热温度为1200℃～1230℃，总在炉时间≥270min；轧制分为第一阶段轧制和第二阶段轧制：所述第一阶段轧制在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1180～1210℃，第1～2道次压下量大于10％，其余至少有1～2道次压下率控制在20～40％；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度≤960℃，中间坯厚度为3倍成品厚度，终轧温度为840～870℃；步骤c、冷却，以10～20℃/s的冷却速度冷却至640～660℃；步骤d、热处理将室温下的钢板再加热，淬火加热温度为910～930℃，保温时间为10～20min；回火加热温度为630～660℃，在炉时间为3.2t+20min，其中t为钢板厚度。上述步骤a具体可以为：将除了铈铁合金外的原料按配比加入冶炼炉，在浇注前1～3分钟再加铈铁合金，待熔化后浇铸到钢模，浇铸成型，得到钢坯。由此可以提高为铈的收得率。上述步骤b是加热和轧制的过程，具体可，可以用机械手将钢坯装入高温电阻炉中。加热温度1200℃～1230℃，总在炉时间≥270mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.20～0.30％，Mo：0.10～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.008～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Ni：0.20～0.30％，Mo：0.10～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.008～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.08～0.10％、Si：0.24～0.30％、Mn：1.35～1.55、P：≤0.007％、S：≤0.005％、Ni：0.25～0.30％，Mo：0.14～0.20％，V：0.04～0.05％，Ti：0.01～0.015％，Alt：0.03～0.04％，稀土Ce：0.0005～0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的高强度大线能量焊接用钢板，其特征在于，其金相组织为回火索氏体。4.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雄，王雪莲，霍培珍，
申请(专利权)人：内蒙古包钢钢联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15