一种抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.03％～0.06％、Mn：1.4％～1.9％、Nb：0.02％～0.05％、Cr：0.1％～0.3％、Ni：0.5％～0.9％、Mo：0.05％～0.15％、Cu：0.1％～0.4％、V：0.001％～0.01％、Ti：0.006％～0.018％、B：0.0001％～0.001％、N：0.001％～0.006％、Mg：0.001％～0.005％。此外，本发明专利技术还公开了上述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼、精炼和连铸：其中在钢液脱氧过程中加入脱氧剂，脱氧剂的种类和添加顺序是Ti

【技术实现步骤摘要】
一种抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种高强度钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]海洋平台是在海洋上进行作业的特殊场所，其主要用于海上油气的钻探和开发。由于海洋平台服役期比船舶类高50％，因此，海洋平台所采用的钢板必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蚀等性能。
[0003]近年来，随着钢结构的大型化发展，从降低建造成本的角度出发，越来越需要将具有高焊接效率的高热输入焊接应用于高强度钢板。
[0004]需要说明的是，厚钢板的焊接部位对韧性的要求趋于严格。通常，已知在进行高热输入焊接时，主要会由于组织的粗化而使接合部的韧性降低。
[0005]为应用于极寒地区的能源开发，现有技术中已经存在一种YP 36kgf/mm2级海洋结构钢板，其最大厚度为70mm，该钢板具有高强度，可进行高热输入焊接的特点。但是该钢种不能满足在焊接热输入至少为100kJ/cm的条件下，钢板的焊接热影响区在-40℃下的平均夏比冲击功≥100J的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，该高热输入焊接用钢板通过合理的成分设计，以保证钢具有优异的性能，其抗拉强度≥570MPa，并且在焊接热输入至少为100kJ/cm的条件下，钢板的焊接热影响区在-40℃下的平均夏比冲击功≥100J，具有良好的使用前景和价值，可以作为焊接结构材料有效应用于工程机械、桥梁结构、海洋平台用钢。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
[0008]C：0.03％～0.06％、Mn：1.4％～1.9％、Nb：0.02％～0.05％、Cr：0.1％～0.3％、Ni：0.5％～0.9％、Mo：0.05％～0.15％、Cu：0.1％～0.4％、V：0.001％～0.01％、Ti：0.006％～0.018％、B：0.0001％～0.001％、N：0.001％～0.006％、Mg：0.001％～0.005％。
[0009]进一步地，在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，其各化学元素质量百分比为：
[0010]C：0.03％～0.06％、Mn：1.4％～1.9％、Nb：0.02％～0.05％、Cr：0.1％～0.3％、Ni：0.5％～0.9％、Mo：0.05％～0.15％、Cu：0.1％～0.4％、V：0.001％～0.01％、Ti：0.006％～0.018％、B：0.0001％～0.001％、N：0.001％～0.006％、Mg：0.001％～0.005％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0011]在本专利技术所述的技术方案中，各化学元素的设计原理具体如下所述：
[0012]C：在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，C是增加钢材强度的元素，可以有效保证钢材的强度。C元素对TMCP(Thermo-mechanical control process，
热机械控制过程)钢板的强度、低温韧性、延伸率及焊接性影响很大。从改善钢板低温韧性和焊接性角度，希望钢中C元素含量控制得较低；但是从钢板的淬透性、强韧性、强塑性匹配及生产制造过程中显微组织控制与制造成本的角度，钢中C元素含量不宜控制得过低，钢中C元素含量过低易导致晶界迁移率过高，使母材钢板与焊接热影响区的晶粒粗大，会严重劣化母材钢板与焊接的低温韧性。基于此，在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，将C的质量百分比控制在0.03％～0.06％之间。
[0013]Mn：在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，Mn元素是低合金高强钢种中最基本的合金元素，其可以通过固溶强化提高钢的强度，可以有效补偿钢中因C元素含量降低而引起的强度损失。同时，Mn元素还是扩大γ相区的元素，可降低钢的相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性。但是需要注意的是，钢中Mn元素含量太高时，厚规格的钢种易在钢板中心位置产生偏析，会减低中心部位的低温韧性，同时会导致高热输入焊接热影响区(HAZ)的硬化和马氏体-奥氏体(MA)生成，降低焊接热影响区的韧性。基于此，在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中将Mn的质量百分比控制在1.4％～1.9％之间。
[0014]Nb：在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，钢中添加微量的Nb元素可以有效进行未再结晶控制轧制，提高TMCP钢板强度和韧性。需要注意的是，当钢中Nb元素添加量低于0.02％时，除不能有效发挥控轧作用之外，对TMCP钢板的强化能力也不足；而当钢中Nb元素添加量超过0.05％时，则会在高热输入焊接条件下诱发上贝氏体(Bu)形成和Nb(C,N)二次析出脆化作用，严重损害高热输入焊接热影响区的低温韧性。基于此，为了获得最佳的控轧效果，在实现TMCP钢板强韧性/强塑性匹配的同时，又不损害高热输入HAZ的韧性，在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中将Nb的质量百分比控制在0.02％～0.05％之间。
[0015]Cr：在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，Cr是提高钢的淬透性的重要元素。对于厚规格的钢板而言，需添加较高的Cr提高淬透性以弥补厚度带来的强度损失，提高钢的强度改善厚度方向上性能的均匀性。但是需要注意的是，若钢中Cr元素含量过高，则会恶化钢的焊接性，尤其是恶化高热输入焊接性与焊接接头消应力热处理性能。基于此，在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中将Cr的质量百分比控制在0.1％～0.3％之间。
[0016]Ni：在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，Ni是提高材料低温韧性的元素。钢中添加适量的Ni元素不仅可以提高铁素体相中位错可动性，促进位错交滑移，而且还能增大马氏体/贝氏体板条间取向差。同时，Ni作为奥氏体稳定化元素，其可以降低Ar3点温度，细化马氏体/贝氏体晶团尺寸，因此Ni元素具有同时提高TMCP钢板强度、延伸率和低温韧性的功能。此外，钢中加Ni元素还可以降低含铜钢的铜脆现象，有效减轻热轧过程的晶间开裂，提高钢板的耐大气腐蚀性。但是需要注意的是，钢中Ni元素含量过高会硬化焊接热影响区，对钢板的焊接性及焊接接头消应力热处理性能不利。基于此，为了保证钢板的性能，在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中将Ni的质量百分比控制在0.5％～0.9％之间。
[0017]Mo：在本专利技术所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板中，Mo是提高淬透性的元素。Mo元素在加速冷却过程中可以有效促进马氏体/贝氏体形成，但是Mo作为强碳化物
形成元素，在促进马氏体/贝氏体形成的同时，增大马氏体/贝氏体晶团的尺寸且形成的马氏体/贝氏体板条间位向差很小，减小裂纹穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其特征在于，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.03％～0.06％、Mn：1.4％～1.9％、Nb：0.02％～0.05％、Cr：0.1％～0.3％、Ni：0.5％～0.9％、Mo：0.05％～0.15％、Cu：0.1％～0.4％、V：0.001％～0.01％、Ti：0.006％～0.018％、B：0.0001％～0.001％、N：0.001％～0.006％、Mg：0.001％～0.005％。2.如权利要求1所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其特征在于，其各化学元素质量百分比为：C：0.03％～0.06％、Mn：1.4％～1.9％、Nb：0.02％～0.05％、Cr：0.1％～0.3％、Ni：0.5％～0.9％、Mo：0.05％～0.15％、Cu：0.1％～0.4％、V：0.001％～0.01％、Ti：0.006％～0.018％、B：0.0001％～0.001％、N：0.001％～0.006％、Mg：0.001％～0.005％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其特征在于，其各化学元素的质量百分比满足下列各项的至少其中之一：1≤Ti/N≤5；Pcm≤0.23％；其中Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+B。4.如权利要求1或2所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其特征在于，其还含有下列各元素的至少其中之一：Sn≤0.3％、Bi≤0.3％、Se≤0.3％、Te≤0.3％、Ge≤0.3％、As≤0.3％、Ca≤0.5％、Zr≤0.5％、Hf≤0.5％、稀土元素≤0.5％。5.如权利要求2所述的抗拉强度570MPa级高热输入焊接用钢板，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.002％。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毓男，蒋晓放，王睿之，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：