420MPa级低焊接裂纹敏感性的高强度钢板及其制造方法技术

420MPa级低焊接裂纹敏感性高强度钢板及其制造方法，包括，C：0.05‑0.1%；Si：0.10‑0.3%；Mn：1.40‑1.7%；P≤0.02%；S≤0.005%；Nb：0.03‑0.06%；V：0.03‑0.05%；Ti：0.008‑0.02%；Ni：0.15‑0.5%；Cu：0.15‑0.5%；Mo：0.08‑0.3%，且Cr+Mo：0.15‑0.35%；Ca≤0.005%；Cu/Ni：≤3；Als：0.015‑0.045%；Ca/S：0.5‑2；B≤0.0005%；Pcm：0.17‑0.21%；其余为Fe。钢板屈服强度≥420Mpa，横向冲击功≥100J。

420MPa high strength steel plate with low welding crack sensitivity and its manufacturing method

420 MPa grade low weldcrack susceptibility high strength steel plate and its manufacturing methods include: C:0.05 8200.1%; Si:0.10 8200.3%; Mn: 1.40 8201.7%; P below 0.02%; S below 0.005%; S below 0.005%; S below 0.005%;; Nb: 0.03 8200.06 8200.06%;V: 0.03 8200.05 8200.05%;V: Ti: 0.008 8200.02%;; 0.02%;Ti: 0.000.02%;Ni: 0.15 8200.5 820Cu; 0.5%;Cu: 0.15 8200.5%;; Mo:0.08_0.3%, and Cr+Mo:0.15_0.35% Ca < 0.005%; Cu / Ni: < 3; Als: 0.015 0.045%; Ca / S: 0.5 2; B < 0.0005%; Pcm: 0.17 0.21%; the rest is Fe. The yield strength of steel plate is more than 420Mpa, and the transverse impact energy is more than 100J.

【技术实现步骤摘要】
420MPa级低焊接裂纹敏感性的高强度钢板及其制造方法
本专利技术属于中厚钢板生产
具体涉及一种采用正火+回火工艺生产屈服强度不低于420Mpa同时具备低焊接裂纹敏感性的高强钢板生产方法，尤其适用于要求稳态组织的420MPa级高韧性要求的压力容器用钢板和管线用钢板的生产。
技术介绍
近20年来，随着我国国民经济的高速发展和钢铁冶金行业技术能力的迅速提升，我国在能源领域的用钢需求和用钢等级也在逐步提升。其中对高强度且具有优异焊接性能的钢板的需求和研发也长期处于行业关注的焦点位置。低焊接裂纹敏感性钢板通常情况下不需焊前预热及后热，较适于大型结构件的野外焊接作业，业内一般认为钢板Pcm≤0.21%即为低焊接裂纹敏感性，具有优异的焊接性能。为了降低Pcm值，通常需大幅度降低碳含量，在这种情况下要保证较高的强度业内一般采用强TMCP工艺或是调质工艺生产，而在客户要求正火态或正+回态交货的情况下则很难满足强度要求。屈服强度420Mpa级别的钢板在锅炉容器钢领域，目前列入GB713的Q420R强度级别较高，为正火交货，但该钢碳当量高，不具备低焊接裂纹敏感性；在低焊接裂纹敏感性容器钢领域，目前常见的是屈服强度490Mpa级别的球罐钢，钢板强度高、焊接性能好，但普遍要求以调质状态交付。在管线领域对应钢级为X60N,该钢级在各常见管线标准中属于正火态交货的最高级别，正火态交付的钢板在组织及性能均匀性上较常见的TMCP态更有优势，但管线钢低碳设计正火后易强度不足，且存在非平衡态组织的情况。根据目前的资料，公开号CN107034414A提出屈服强度415Mpa级别高强正火容器钢及热处理方法，所生产钢板碳当量高，不具备低焊接裂纹敏感性的特性；公开号CN105821335A,一种焊接性优良的低成本超低温正火型管线钢及其生产方法，所生产钢板成本低、焊接性能优良，但强度级别仅到345Mpa。本专利技术的钢板强度级别达420Mpa以上，且具有较低的焊接裂纹敏感性，以正火+回火状态交付，可满足管线及容器用钢领域的用钢需求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种采用正火+回火工艺生产屈服强度达到420MPa级低焊接裂纹敏感性的高强度钢板及其制造方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案来实现的：C：0.05-0.10%；Si：0.10-0.30%；Mn：1.40-1.70%；P≤0.020%；S≤0.005%；Nb：0.03-0.06%；V：0.03-0.05%；Ti：0.008-0.020%；Ni：0.15-0.50%；Cu：0.15-0.50%；Mo：0.08-0.30%，且Cr+Mo：0.15-0.35%；Ca≤0.005%；Cu/Ni：≤3；Als：0.015-0.045%；Ca/S：0.5-2；B≤0.0005%；Pcm=C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Mo/15+V/10+Ni/60+5B：0.17-0.21%；其余为Fe和不可避免的杂质。其中Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B=0.17%-0.21%。本专利技术的优选成分为C：0.06-0.09%；Si：0.2-0.3%；Mn：1.5-1.70%；P≤0.015%；S≤0.003%；Ca≤0.005%且Ca/S：0.5-2；Nb：0.03-0.05%；V：0.03-0.05%；Ti：0.012-0.020%；Ni：0.10-0.20%；Cu:0.2-0.40%且Cu/Ni≤3；Mo:0.15-0.20%；Als：0.015-0.045%；其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术采用如上成分设计主要基于以下考虑：C：碳是钢材中起到明显固溶强化的元素之一，但碳含量增加严重影响钢材焊接性能和低温韧性，因此本专利技术设定C≤0.10%。Si：硅是有效的脱氧元素，同时起固溶强化作用，但含量较高也会影响钢材的韧性和焊接性能，且含量较高易形成水纹等缺陷，影响表面质量，因此本专利技术设定Si：0.1-0.4%，优选0.2-0.3%。Mn：锰是钢材中起到明显固溶强化的元素之一，具有降低相变温度，细化组织的作用，本专利技术设定Mn：1.4-1.70%，优选1.50-1.70%。Nb、Ti:铌、钛均为强碳氮化物形成元素，具有细化组织、析出强化的作用，本专利技术设定Nb：0.03-0.06%；Ti：0.008-0.020%。V：钒是钢中强化元素，主要起到析出强化的作用，用于正火后析出以提高屈服强度，本专利技术中设定V:0.03-0.05%。Ni、Mo、Cr、Cu：由于本专利技术采用低碳设计，为保证热处理后钢板强度，采用Ni、Mo、Cr、Cu复合添加的形式以提高钢板强度，同时Ni、Cu的添加也具有提升低温韧性的作用，本专利技术中优选设定Ni：0.10-0.20%；Cu:0.2-0.3%；Mo:0.15-0.20%。其中Cu/Ni≤3可保障在加热过程中不发生铜所导致的钢板表面微裂纹缺陷。Mo和Cr：本专利技术中添加Mo和Cr元素，是为了延迟轧制后冷却过程中铁素体转变，抑制正火后形成粗大的碳化物，并使回火后形成弥散分布的细小碳化物析出相，强化基体，提高屈服强度，当Mo≥0.08%且Mo+Cr≥0.15%时，本专利技术钢屈服强度已可达到420MPa，但当Mo＞0.30%以及Mo+Cr＞0.35%时，钢的焊接裂纹敏感性指标已不好控制，所以需控制Mo：0.08-0.30%，且Cr+Mo：0.15-0.35%。S、Ca及Ca/S：S是对冲击韧性有害的元素，需要控制在0.005%以下才能保障较高的横向冲击韧性值。在高Mn/S比的前提下，S对韧性的危害主要来自于长条形MnS及其复合夹杂物对钢材基体连续性的破坏。在低S含量的前提下，控制Ca/S在0.5-2，可以使硫化物弥散球化，降低其对冲击韧性的影响。低于0.5则对硫化物弥散球化作用不明显，高于2则连铸时易于在水口发生氧化物异常聚集以及易于产生对连铸耐材的侵蚀，最终恶化铸坯质量。Als：Al是强脱氧剂，同时形成的AlN是抑制奥氏体粗化的元素。按酸溶铝计，其达到0.015%以上抑制奥氏体粗化作用达到可靠程度，同时也足以保障脱氧效果。超过0.055%，抑制奥氏体粗化作用开始减弱，选择上限为0.045%，即可保障抑制奥氏体粗化效果，又具有良好的经济性。B：本专利技术限制B≤0.0005%,是因为B是晶界偏聚元素，同时有促进奥氏体粗化倾向，在正火钢中，其对控制晶粒细化没有好的作用，但如不超过0.0005%则影响不明显。Pcm：作为衡量焊接裂纹敏感性的指标，Pcm越低越有利于焊接。本专利技术中将Pcm上限确定为0.21%，是基于焊接的要求，高于此限不能满足客户使用要求。但Pcm低于0.17%，会导致各强化元素均偏下限，按本专利技术的正火+回火方式处理，屈服强度不会稳定达到420MPa以上。因此Pcm按0.17-0.21%控制。本专利技术的钢板的制造流程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF处理→RH真空处理→氩气软吹→连铸→钢坯堆垛→加热→轧制→正火热处理→回火热处理。在连铸之前的冶炼环节，采取铁水预处理、LF精炼、RH真空处理及氩气软吹等措施是为了获得气体、有害元素低的洁净钢水，以使气体和非金属夹杂物对材料的强韧性影响充分降低。热轧采用高温加热铸坯、两阶段控制轧制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.420MPa级低焊接裂纹敏感性的高强度钢板,其特征在于：下述化学成分按重量百分比计为C：0.05‑0. 10%；Si：0.10‑0.30%；Mn：1.40‑1.70%；P≤0.020%；S≤0.005%；Nb：0.03‑0.06%；V：0.03‑0.05%；Ti：0.008‑0.020%；Ni ：0.15‑0.50%；Cu：0.15‑0.50%； Mo：0.08‑0.30%，且Cr+Mo：0.15‑0.35%；Ca ≤0.005%；Cu/Ni：≤3；Als：0.015‑0.045%；Ca/S：0.5‑2；B≤0.0005%；Pcm=C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Mo/15+V/10+Ni/60+5B：0.17‑0.21%，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.420MPa级低焊接裂纹敏感性的高强度钢板,其特征在于：下述化学成分按重量百分比计为C：0.05-0.10%；Si：0.10-0.30%；Mn：1.40-1.70%；P≤0.020%；S≤0.005%；Nb：0.03-0.06%；V：0.03-0.05%；Ti：0.008-0.020%；Ni：0.15-0.50%；Cu：0.15-0.50%；Mo：0.08-0.30%，且Cr+Mo：0.15-0.35%；Ca≤0.005%；Cu/Ni：≤3；Als：0.015-0.045%；Ca/S：0.5-2；B≤0.0005%；Pcm=C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Mo/15+V/10+Ni/60+5B：0.17-0.21%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的高强度钢板，其特征在于：所述化学成分按重量百分比计为C：0.06-0.09%；Si：0.2-0.3%；Mn：1.5-1.70%；P≤0.015%；S≤0.003%；Ca≤0.005%且Ca/S：0.5-2；Nb：0.03-0.05%；V：0.03-0.05%；Ti：0.012-0.020%；Ni：0.10-0.20%；Cu:0.2-0.40%且Cu/Ni≤3；Mo:0.15-0.20%；Als：0.015-0.045%；其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的高强度钢板，其特征在于：杂质元素的范围为P≤0.015%；S≤0.003%；Ca/S:0.5-2。4.420MPa级低焊接裂纹敏感性的高强度钢板制造方法,其特征在于：下述化学成分按重量百分比计为C：0.05-0.10%；Si：0.10-0.30%；Mn：1.40-1.70%；P≤0.020%；S≤0.005%；Nb：0.03-0.06%；V：0.03-0.05%；Ti：0.008-0.020%；Ni：0.15-0.50%；Cu：0.15-0.50%；Mo：0.08-0.30%，且Cr+Mo：0.15-0.35%；Ca≤0.005%；Cu/Ni：≤3；Als：0.015-0.045%；Ca/S：0.5-2；B≤0.0005%；Pcm=C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Mo/15+V/10+Ni/60+5B：0.17-0.21%，其余为Fe和不可避免的杂质；将上述成分生产的钢坯，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲之国，杨海峰，杨福新，王东明，杨志强，李伟，王川，张德勇，
申请(专利权)人：五矿营口中板有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21