一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板及其制造方法。本发明专利技术通过采用“钛脱氧”的氧化物冶金工艺，有效减少了该级别钢板的合金含量，降低了生产成本。明确了抗拉强度600MPa级调质高韧性钢板的工艺操作要点，尤其是明确了炼钢环节用钛铁等脱氧合金化操作的合金加入时机，可操作性强，对易焊接调质高强韧钢板的制造具有革命性指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调质高强度钢板制造
，特别是涉及一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板及其制造方法。
技术介绍
进入21世纪以来,工程结构及各种钢体设备制造用钢板不断向全焊接和高参数化方向发展，并且其焊接的线能量也不断增加，如超大型船舶与海洋平台、大跨度桥梁、长距离石油和天然气输送管线、大型水电站蜗壳及压力钢管、特大型锅炉和反应容器、石油储罐等的建设安装，经常需要满足50-100kJ/cm线能量的焊接要求。因此该类型钢板不但对母材的强韧性指标要求较高，而且在大线能量焊接条件下，对材料焊接韧性的保证能力也提出了更高的要求。钢铁材料设计的宗旨是在不增加或尽量少添加合金元素的前提下，竭力提高材料的强度与韧性指标。非金属夹杂物一直被认为是钢中的有害杂质,是钢铁产品出现缺陷的主要诱因，长期以来，有效去除钢中夹杂物一直是冶金工作者的努力方向，但对多数钢种而言,尺寸50μm以上的大型夹杂物对钢的性能才有影响, 尺寸很小的如直径0.1μm以下的夹杂常被称为析出相或第二相粒子,这类夹杂往往析出于钢的固相阶段,本身具有析出强化的作用，而且在材料热处理或焊接过程的条件下可以钉扎晶粒在高温下的长大，这一点被人们加以充分利用。到了上世纪90年代初期“氧化物冶金”技术思想在日本被提出，即通过在钢中形成超细(直径3μm以下)的均匀分布的成分可控的高熔点氧化物夹杂,以改变钢的组织和晶粒度,使钢材具有良好的韧性、较高的强度及优良的焊接性能,使钢中的夹杂物变害为利,这一技术开创了一条提高钢材质量的新途径,具有广阔的发展前景，且被应用于钢铁产品的研发设计。但是，并不是所有的氧化物夹杂种类都有有利影响，脱氧剂的选择以及加入时机和方式非常关键。在氧化物冶金中,要求生成的氧化物既能作为针状铁素体的非均质形核核心,又能有利于氮化物或硫化物在其上析出。总结前人的研究,高熔点的超细氧化物TiOx、ZrO2、Al2O3、REOx、(Ti-Mn-Si)-Ox、(Zr-Mn-Si)-Ox等是有效的针状铁素体形核核心。目前限制氧化物冶金技术应用发展的核心问题是其工艺操作的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板及其制造方法。本专利技术明确了抗拉强度600MPa级调质强韧性钢板的工艺操作要点，尤其是明确了炼钢环节用钛铁等脱氧合金化操作的合金加入时机，可操作性强，对易焊接调质高强韧钢板的制造具有革命性指导意义，本专利技术的冶炼方法不仅适用于600MPa级钢板，对其他对焊接性能要求较高的钢板也同样具有指导意义，该方法有利于合金减量化生产设计，所生产钢板不论从性能质量上还是经济成本上都具有较高优势。本专利技术的一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板及其制造方法技术方案为，一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板，由以下质量百分比的成分组成：C：0.07～0.09%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.45～1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，Cr+Mo≤0.30%，Nb+V≤0.07%，Ti：0.015～0.030%，Als≤0.020%，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足碳当量CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.42%，焊接裂纹敏感性指数Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%。一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板厚度范围为16~40mm，钢板屈服强度达到490MPa以上，抗拉强度610～730MPa，延长率≥17%，横向冲击KV2≥80J（试验温度-20～-40℃），180°d=3a冷弯合格。所述的一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板的制造方法，主要生产工艺路线如下：高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-脱氧合金化-LF精炼-RH精炼-板坯连铸-铸坯缓冷-铸坯加热-除鳞-轧制-在线淬火-矫直-冷却-切割-回火-探伤-取样-检验、标志-入库。所述的一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板的制造方法，：（1）冶炼时下列熔炼成分严格控制。C：0.07～0.09%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.45～1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，Cr+Mo≤0.30%，Nb+V≤0.07%，Ti：0.015～0.030%，Als≤0.020%，同时满足碳当量CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.42%，焊接裂纹敏感性指数Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%。（2）原料铁水需经KR深脱硫处理，处理后铁水利用顶底复吹转炉冶炼，转炉终点严格[C]、[O]含量的控制，碱度按3.0-3.5控制，终点[C]=0.05%-0.06%，[P]、[S]不得超过0.009%，转炉出钢氧600～1200 ppm，出钢时加入弱脱氧剂(如硅锰铁、硅铁等)进行脱氧，除铝系合金以外的合金都按常规操作加入。脱氧剂的加入量要根据转炉的出钢氧的多少进行调整;出钢时间≥4.5min，出钢过程中保证钢包全程吹氩搅拌，出钢完毕后，在吹氩站吹氩至少10分钟以上。（3） LF精炼进站时对钢液进行定氧，当钢液中的氧含量达到30～100 ppm的时候向钢液中加入FeTi 合金进行脱氧，确保钢中的钛氧平衡，精炼过程对钢液进行定期定氧，钢水中氧含量到20 ppm左右时进行常规的造渣和成分调整，精炼后期进行其他合金化操作，出站前喂适量钙铁线（Ca30%）处理，出站前定氧。钢水RH真空精炼处理过程中，要求保真空（真空度2mbar以下）时间≥15min，真空处理结束后保证软吹氩时间≥10min，氩气流量以钢液微微翻动（翻动直径100-200mm）为准，处理结束后，钢液定氢，氢含量要求1．5 ppm以下。整个冶炼过程，只用少量的铝粒进行渣中脱氧，严禁用铝进行钢水的脱氧。（4）原料钢坯从连铸机下线后需经过缓冷坑或缓冷罩缓冷至300℃以下，时间至少达到48小时方可送轧；轧制前钢坯出加热炉温度1120～1180℃，加热时间系数0.9~1.2min/mm（钢坯厚度）；轧制采用粗、精轧分阶段轧制，粗轧机开轧温度1050～1100℃，采用低速大压下轧制工艺，保证[16，40]mm规格的中间坯厚度不小于成品厚度的2.5倍，保证至少1道次的压下量不低于20%，钢板精轧按终轧温度870～890℃控制。（5）钢板轧后采用在线淬火+回火处理工艺。采用MULPIC水冷设备对钢板在线淬火处理，开冷温度按850～880℃，终冷温度到150℃以下（返红温度不超过200℃），冷速按不低于12℃/s控制，并保证冷却均匀；回火处理温度按630±5℃控制，炉内时间按2.5min/mm且最低不低于30min，钢板出炉后空冷至室温。本专利技术的有益效果为：本专利技术钢板厚度范围为16~40mm，钢板屈服强度达到490MPa以上，抗拉强度610～730MPa，延长率≥17%，横向冲击KV2≥80J（试验温度-20～-40℃），180°d=3a冷弯合格。该钢板强度高，韧性好，且易焊接便于设备的加工制造，钢板探伤能够符合JB/T4730.3承压设备无损检测（第三部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：C：0.07～0.09%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.45～1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，Cr+Mo≤0.30%，Nb+V≤0.07%，Ti：0.015～0.030%，Als≤0.020%，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足碳当量CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.42%，焊接裂纹敏感性指数Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%。

【技术特征摘要】
1.一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：C：0.07～0.09%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.45～1.60%，P≤0.012%，S≤0.003%，Cr+Mo≤0.30%，Nb+V≤0.07%，Ti：0.015～0.030%，Als≤0.020%，其余为Fe及不可避免的夹杂，同时满足碳当量CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14≤0.42%，焊接裂纹敏感性指数Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20%。2.根据权利要求1所述的一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板，其特征在于，钢板厚度范围为16~40mm，钢板屈服强度达到490MPa以上，抗拉强度610～730MPa，延长率≥17%，横向冲击KV2≥80J（试验温度-20～-40℃），180°d=3a冷弯合格。3.如权利要求1所述的一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板的制造方法，其特征在于，主要生产工艺路线如下：高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-脱氧合金化-LF精炼-RH精炼-板坯连铸-铸坯缓冷-铸坯加热-除鳞-轧制-在线淬火-矫直-冷却-切割-回火-探伤-取样-检验。4. 根据权利要求3所述的一种钛脱氧易焊接调质高强韧性钢板的制造方法，其特征在于，原料铁水经KR深脱硫处理，处理后铁水利用顶底复吹转炉冶炼，转炉终点严格[C]、[O]含量控制，碱度按3.0-3.5控制，终点[C]=0.05%-0.06%，[P]、[S]不得超过0.009%，转炉出钢氧600～1200 ppm，出钢时加入弱脱氧剂进行脱氧；出钢时间≥4.5min，出钢过程中保证钢包全程吹氩搅拌，出钢完毕后，在吹氩站吹氩至少10分钟以上。5. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：成小龙，邵正伟，周兰聚，刘晓东，刘金泉，刘建伟，丁中，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37