【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接材料，特别是涉及一种焊接用高锰钢盘条、制备方法及焊条和焊丝。
技术介绍
1、lng低温罐通常在-163℃超低温环境条件下储存、运输，《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》规定可用于lng建造的4种低温材料包括铝合金钢、奥氏体不锈钢、奥氏体fe-ni合金钢(也称殷瓦钢)和9ni钢，目前lng船用储罐最常用的是9ni钢，但缺点是价格较高、加工程序烦琐、强度相对偏低，而且材料中镍含量较高，近年来镍价疯涨，产品建造成本大幅提高。
2、新诞生的lng新型低温材料高锰钢，是一种锰含量在22％-25％之间、不含镍的一种纯奥氏体合金钢，具有良好的低温韧性，高延展高强度性能，相比目前传统lng船罐材料所用的9ni钢，有更加明显的经济效益，因此高锰钢的应用对于lng船舶制造企业降低生产成本、提升市场竞争力等方面有着重要的实际意义，基于此，研制出一种高锰低温钢配套焊材，以满足对所焊接的适用于超低温高锰钢的超低温韧性的技术要求尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述技术问题，旨在克服现有技术瓶颈，提供一种低成本和合金成分体系简单，并且适用于制备超低温高锰钢焊丝或焊条焊接用的钢铁原料，具体为焊接用高锰钢盘条、制备方法及焊条和焊丝，盘条的金相组织为单一奥氏体组织，无影响焊丝生产和使用的夹杂、偏析及淬火组织存在，盘条加工成的焊条或焊丝具有优良的低温韧性。
2、第一方面，本技术方案提供了一种焊接用高锰钢盘条，以质量百分比计，所述高锰钢盘条的化学成分包括：>
3、c：≤0.50，si：≤0.20，mn：≤30，p：≤0.015，s：≤0.015，cr：≤5.0，ni：≤1.5，cu：≤0.15，mo：≤0.70，v：≤0.02，nb：≤0.02,zr：≤0.02，al：≤0.10，as：≤0.005，余量为fe和不可避免的杂质。
4、具体的，本方案中各组分的作用及机理(成分设计)如下：
5、c：c是强化作用最强的合金元素之一，随着c含量增加，可获得较高的拉伸强度和硬度，但塑性和韧性会明显降低，恶化焊接性。为获得良好的冲击韧性，因此控制c：≤0.50％。
6、si：si作为焊缝主要合金元素之一，具有强烈的脱氧作用，一定范围内可明显改善钢的强韧性，同时过渡到焊缝中减少cr、ni的氧化，改善熔池流动性，而使焊缝夹杂物减少。同时si还会在盘条表面形成富si的氧化层，造成氧化铁皮发粘，为保证焊缝冶金反应，因此控制si：≤0.20％。
7、mn：mn是很强的奥氏体稳定化元素，而且价格低廉，这种高锰钢经水韧处理后为奥氏体组织，由于含0.40-0.50％c，兼具耐磨性和韧性，当mn的含量进一步增加，奥氏体的稳定性也随之增强，因此控制mn：≤30％。
8、cr：cr元素含量较高时，会急剧降低焊缝的低温韧性和熔池流动性，不利于焊缝中气体和夹杂的排除，影响焊缝冶金质量，cr元素的加入可以明显提高焊缝强度，因此控制cr：≤5.0％。
9、mo：适当添加mo元素能够扩大贝氏体区，增加焊缝中针状铁素体含量，提高焊缝强韧性，因此控制mo：≤0.70％。
10、s和p：s与fe会形成低熔点共晶，导致热脆，同时降低焊缝的塑性和冲击韧性，恶化耐大气腐蚀性能。p的偏析作用很强，p含量过高极易造成热裂，磷化物本身硬且脆，容易造成钢的冷脆，降低钢的塑性和韧性。因此p、s：≤0.015％控制。
11、ni：ni可以细化铁素体晶粒，提高钢的低温冲击韧性。同时ni的添加还可以使锈层结晶变细，提高钢的耐大气腐蚀性能。因此控制ni：≤1.5％。
12、zr：zr元素能够通过沉淀强化和固溶强化提高焊缝的强度，zr能与熔池中高熔点夹杂物细化而弥散，具有改善熔池流动性作用，同时zr还具有固氮的作用，本方案中控制zr：≤0.02％。
13、本方案中加入si、mn、cr、ni、mo、及微合金元素含量配比，控制as：≤0.005％，通过成分精确范围、杂质元素作用机理、熔敷金属组织与性能、熔敷金属强化机理控制，使焊缝金属的性能得到最佳优化，并且在一定程度上降低ni的配比，与类似用途的不锈钢相比，节ni效果明显，具有良好的经济效益。
14、第二方面，本方案提供了一种焊接用高锰钢盘条的制备方法，其适用于第一方面所述的焊接用高锰钢盘条，具体包括以下步骤：
15、冶炼方法为电炉+lf炉+vd炉+模铸+开坯+轧制盘条；其中电炉装入废钢和合金辅料，熔化成铁水后，取样分析合金元素含量并进行目标值调整，采用lf炉进行成分调整和脱s处理，真空脱气后浇注为模铸锭，对钢锭进行开坯，且钢坯表面全扒皮处理。
16、本方案进一步限定的技术方案是：
17、进一步的，轧制盘条时采用步进式加热炉，保温时间≥3h，开轧温度1050-1150℃，终轧温度≥900℃，吐丝温度≥900℃，快速冷却至600℃以下，得到盘条。高锰钢碳化物一般是先在晶界析出，这是因为奥氏体晶界处的碳含量较高且缺陷较多，扩散过程容易进行，有利于碳化物的析出。其次，晶内碳化物则常分布在枝晶偏析的区域。400-450℃时奥氏体只析出具有一定方向性的针状碳化物，这是因为低温时碳的扩散能力有限，为了减少扩散距离，只能沿着某些晶面析出。450-500℃时，碳元素得到充分扩散，开始集聚成块状碳化物，在碳化物析出的过程中，碳化物周围的奥氏体中发生贫碳现象，这会使奥氏体的稳定性降低，从而贫碳区域的奥氏体发生共析分解。570-600℃时，奥氏体共析分解最快，这是旧相与新相之间的自由能差和碳原子扩散速度综合作用的结果。高锰钢奥氏体过冷度越小，自由能差越小，碳化物析出越困难，所以温度为600-650℃时奥氏体析出的碳化物会减少，800-850℃时奥氏体基体中几乎没有碳化物析出。所以在设计轧制工艺时，既要保证终轧温度在碳化物析出温度之上，避免碳化物的析出。
18、进一步的，在步进式加热炉内加热钢坯时，加热时间t＝cb，其中t为加热时间，单位为小时，b为钢坯厚度，单位为厘米，c为系数，c在低碳钢取0.1-0.15，中碳钢取0.15-0.20，低合金钢取0.15-0.20，高碳钢取0.20-0.30，高合金钢取0.30-0.40。钢种不同，加热温度不同。加热温度的下限制定应保证终轧温度，使钢处在塑性较大的单相奥氏体区，碳钢最合适的温度范围是单相奥氏体区，亚共析钢加热温度范围为ac3以上30-50℃与固相线以下100-150℃之间，过共析钢的最高加热温度比固相线低50-100℃。鉴于高锰钢的特性，其导热系数低，需保证足够长的加热时间来实现钢坯透烧，以获得最佳塑性轧制区间。
19、第三方面，本方案提供了一种焊条，该焊条由第一方面方案中所述的焊接用高锰钢盘条拉拔制备或由第二方面任一项方案中所述的制备方法制备后拉拔而成。
20、第四方面，本方案提供了一种焊丝，该焊丝同样由第一方面方案中所述的焊接用高锰钢盘条拉拔制备或由第二方面任一项方案中所述的制备方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种焊接用高锰钢盘条，其特征在于，以质量百分比计，所述高锰钢盘条的化学成分包括：
2.一种如权利要求1所述的焊接用高锰钢盘条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，轧制盘条时采用步进式加热炉，保温时间≥3h，开轧温度1050-1150℃，终轧温度≥900℃，吐丝温度≥900℃，快速冷却至600℃以下，得到盘条。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步进式加热炉内加热钢坯时，加热时间t＝CB，其中t为加热时间，单位为小时，B为钢坯厚度，单位为厘米，C为系数，C在低碳钢取0.1-0.15，中碳钢取0.15-0.20，低合金钢取0.15-0.20，高碳钢取0.20-0.30，高合金钢取0.30-0.40。
5.一种焊条，其特征在于，该焊条由权利要求1所述的焊接用高锰钢盘条制备或由权利要求2-4中任一项所述的制备方法制备后拉拔而成。
6.一种焊丝，其特征在于，该焊丝由权利要求1所述的焊接用高锰钢盘条制备或由权利要求2-4中任一项所述的制备方法制备后拉拔而成。
【技术特征摘要】
1.一种焊接用高锰钢盘条，其特征在于，以质量百分比计，所述高锰钢盘条的化学成分包括：
2.一种如权利要求1所述的焊接用高锰钢盘条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，轧制盘条时采用步进式加热炉，保温时间≥3h，开轧温度1050-1150℃，终轧温度≥900℃，吐丝温度≥900℃，快速冷却至600℃以下，得到盘条。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步进式加热炉内加热钢坯时，加热时间t＝cb，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋，肖丙政，彭学艺，邓伟，孙超，李伟，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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