一种可大线能量焊接的厚钢板及制造方法技术

一种可大线能量焊接的厚钢板，其成分为（重量百分比）：Ｃ０．０１０％～０．０２０％、Ｓｉ０．１０％～０．３０％、Ｍｎ１．８０％～２．３０％、Ｐ≤０．０１０％、Ｓ≤０．００３％、Ｎｂ０．０１５％～０．０３０％、Ａｌｓ０．０２５％～０．０５０％、Ｔｉ０．０１０％～０．０２０％、Ｎ０．００３％～０．００６％、ＲＥＭ０．００１ｐｐｍ～０．００５ｐｐｍ、Ｍｇ０．００２％～０．００６％、Ｂ１０ｐｐｍ～３５ｐｐｍ、余铁。本发明专利技术去除贵重元素如Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等的合金化，尤其去除Ｎｉ元素的合金化，并优化ＴＭＣＰ工艺，在获得优异的母材钢板低温韧性的同时，大线能量焊接时ＨＡＺ的低温韧性也同样优异；这不仅降低制造成本、缩短了生产周期，也降低了生产组织难度，同时还消除了大量含Ｃｕ、Ｎｉ的废钢回收的困难，实现了制造过程的绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到在一种极低C-高Mn-Nb-B合金体系中获得屈服强度≥420MPa、-60℃的夏比冲击韧性≥100J、可大线能量焊接的极低碳TMCP厚钢板的制造方法。
技术介绍
众所周知，低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁、压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对钢的强韧性及焊接性提出更高的要求，即在钢板在维持较低的制造成本的同时大幅度地提高性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量以提高安全性。目前世界范围内掀起了发展新一代钢铁材料研究高潮，要求在不大量增加贵重合金元素，如Ni、Cr、Mo、Cu等含量，通过合金组合设计优化和革新工艺技术获得更好的组织匹配，从而得到更高的强韧性和更优良的焊接性。如日本专利公开特许公报(A)——平3-264614C0.02％～0.15％、Si0.30％以下、Mn0.50％～2.0％、Ni0.20％～1.5％、Cu0.20％～1.5％、Mn/6+(Cu+Ni)/15＝0.28％～0.40％、N0.0020％～0.010％、B×1000+Nb×1000＝4～10、Al0.005％～0.10％、S0.003％～0.008％、其余为铁和不可避免的夹杂。公开特许公报A平2-250917C 0.02％～0.30％、Si 0.30％以下、Mn0.50％～2.50％、Ni 0.20％～4.5％、Nb 0.003％～0.015％、Cu 0.20％～2.0％、Ti/N＝2.0～4.0、Al0.005％～0.10％、S0.003％～0.008％、Cr0.10％～1.0％、V0.01％～0.20％、Mo0.10％～1.0％、余铁和不可避免的夹杂。公开特许公报(A)——昭63-93845C0.02％～0.080％、Si0.05％～0.50％、Mn0.50％～3.0％、P0.010％以下、S0.005％以下、Al0.010％～0.10％、Ni0.60％～10.0％、Cu0.20％～2.0％、B0.0003％～0.0030％、N0.0050％以下、Nb+V＝0.010％～0.10％，Ca+REM＝0.003％～0.02％、Cr0.010％～1.50％、Mo0.010％～1.50％、其余为铁和不可避免的夹杂。公开特许公报(A)——特开平4-285119C0.03％～0.15％、Si0.02％～0.5％、Mn0.40％～2.0％、Ni0.05％～3.0％、Cr0.20％～1.0％、Mo0.10％～1.0％、V0.01％～0.10％、Al0.030％～0.10％、B0.0005％～0.0020％、N0.0060％以下、Cu0.10％～1.5％、Nb0.005％～0.05％、Ti0.005％～0.02％、Ca0.0005％～0.005％、其余为铁和不可避免的夹杂。上述现有技术制造出屈服强度≥420MPa、-60℃的夏比冲击韧性≥34J并且进行可大线能量焊接的厚钢板，必须加入大量的贵重元素Ni、Cr、Mo、Cu等，一般Ni+Cu的添加量要在0.50％以上，尤其需要添加一定量的Ni元素。Kawasaki steel technical report，1999，No.40，56；“420MPa YieldStrength Steel Plate with S uperior Fracture Toughness for Arctic OffshoreStructures”(JEF1)。Kawasaki steel technical report，1993，No.29，54；“420MPa and 500MPa Yield Strength Steel Plate with High HAZ toughnessProduced by TMCP for Offshore Structure”(JEF2)。住友金属，Vol.50，No.1(1998)，26；“Toughness Improvement in Bainite Structure byThermo-Mechanical Control Process”(住友金属1)。The Firth(1986)international Synposium and Exhibit on Offshore Mechanics and ArcticEngineering，1986，Tokyo，Japan，354；“DEVELOPMENTS IN MATERIALSFOR ARCTIC OFFSHORE STRUCTURES”(住友金属2)，以确保母材钢板的低温韧性；但是焊接热影响区(HAZ)的低温韧性一般比较难以达到，尤其焊接线能量较大时，HAZ低温韧性发生严重劣化；大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的低温韧性，对于如何获得优良的焊接HAZ低温韧性说明的较少，尤其采用大线能量焊接时如何保证HAZ的低温韧性少之又少，且为了保证钢板的低温韧性，钢中一般均加入一定量的Ni元素，钢板大线能量焊接热影响区(HAZ)低温韧性也很少能够达到-60℃。如日本专利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平开4-285119、特平开4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246以及美国专利US Patent4855106、US Patent5183198所公开的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过简单的合金元素的组合设计，去除贵重元素如Ni、Cr、Mo、Cu等的合金化，尤其去除Ni元素的合金化，并优化TMCP工艺，在获得优异的母材钢板低温韧性的同时，大线能量焊接时HAZ的低温韧性也同样优异。这不仅可以降低制造成本、缩短了生产周期，也降低了生产组织难度Ni、Cu、Mo元素含量较高的钢板，连铸坯表面质量较差，一般均需要下线进行表面清理，有时还需要进行表面着色渗透检查(即所谓PT检查)和带温切割等，同时还消除了大量含Cu、Ni的废钢回收的困难，因而是高附加值、绿色环保性的产品，提升了企业的核心竞争力。本专利技术的技术方案为一种可大线能量焊接的厚钢板，组成元素包括Fe、C、Si、Mn、P、S、Nb、Als、Ti、N、Mg、REM、B及不可避免的夹杂，组成元素的重量百分比为C0.010％～0.020％Si0.10％～0.30％Mn1.80％～2.30％P≤0.010％S≤0.003％Nb0.015％～0.030％Als(酸溶铝)0.025％～0.050％Ti0.010％～0.020％N0.003％～0.006％REM0.001ppm～0.005ppmMg0.002％～0.006％B10ppm～35ppmTi与N之间的关系Ti/Ntotal在2.0～3.0之间B与Ti之间的关系10ppm+0.714(Ntotal-0.292Ti)≤B≤20ppm+0.714(Ntotal-0.292Ti)Als与Ti之间的关系Als≥10×(Ntotal-0.292Ti)其余为铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可大线能量焊接的厚钢板，其成分为（重量百分比）：Ｃ：０．０１０％～０．０２０％Ｓｉ：０．１０％～０．３０％Ｍｎ：１．８０％～２．３０％Ｐ：≤０．０１０％Ｓ：≤０．００３％Ｎｂ：０．０１５％ ～０．０３０％Ａｌｓ：０．０２５％～０．０５０％Ｔｉ：０．０１０％～０．０２０％Ｎ：０．００３％～０．００６％ＲＥＭ：０．００１ｐｐｍ～０．００５ｐｐｍＭｇ：０．００２％～０．００６％Ｂ：１０ ｐｐｍ～３５ｐｐｍＴｉ与Ｎ之间的关系：Ｔｉ／Ｎ↓［ｔｏｔａｌ］在２．０～３．０之间Ｂ与Ｔｉ之间的关系：１０ｐｐｍ＋０．７１４（Ｎ↓［ｔｏｔａｌ］－０．２９２Ｔｉ）≤Ｂ≤２０ｐｐｍ＋０．７１４（Ｎ↓［ｔｏｔａｌ］－０．２９２Ｔ ｉ）Ａｌｓ与Ｔｉ之间的关系：Ａｌｓ≥１０×（Ｎ↓［ｔｏｔａｌ］－０．２９２Ｔｉ）其余为铁和不可避免的夹杂，并要求Ｐｃｍ≤０．１８％，其中Ｐｃｍ＝ｗｔ％Ｃ＋ｗｔ％Ｓｉ／３０＋（ｗｔ％Ｍｎ＋ｗｔ％Ｃｕ＋ｗｔ％＋Ｃｒ）／２ ０＋ｗｔ％Ｎｉ／６０＋ｗｔ％Ｍｏ／１５＋ｗｔ％Ｖ／１０＋５ｗｔ％Ｂ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自成，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]