一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法

專利名稱：一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接結(jié)構(gòu)工程用鋼及其制造方法，具體屬于屈強(qiáng)比小于O. 8的低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明前，專利號(hào)為200680010439. 6的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種熱軋鋼板及其制造方法和熱軋鋼板成形體，該發(fā)明鋼C O. 01 O. 2 %，Si彡O. 2 %，Mn彡3.0%， P ^ O. 1%, S ^ O. 02%, Al ^ O. 1%, O. 02%，其P、S雜質(zhì)元素含量高，且組織以馬氏體為主相，要求第二相鐵素體面積百分比在I. O 30%之間，鋼板強(qiáng)度級(jí)別較高，與本發(fā)明鋼具有本質(zhì)區(qū)別。另有專利號(hào)為200610124380. 5的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種改善鋼板的低溫韌性和應(yīng)變時(shí)效低溫韌性的方法，該發(fā)明鋼CS0. 10%, P、S雜質(zhì)元素含量高，鋼板強(qiáng)度級(jí)別低，且沒(méi)有對(duì)屈強(qiáng)比予以考慮，鋼材抗震性能差。還有專利號(hào)為201110282948. 7 的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種具有_40°C應(yīng)變時(shí)效高韌性鋼板及其生產(chǎn)方法，其C O. 09 O. 13%, Si O. 20 O. 50%, Mn I. 00 I. 50%, P 彡 O. 010%, S 彡 O. 003%, N O. 002 O. 005 %, Al O. 020 O. 060 %, Nb O. 03 O. 05 %，Ti O. 007 O. 020 %, Ni O. 20 O. 45%,Cu O. 15 O. 30%，該鋼含有較多的Cu、Ni元素，合金成本高，且鋼板必須進(jìn)行正火處理，增加了工藝生產(chǎn)成本，鋼板強(qiáng)度級(jí)別也較低。專利號(hào)為200780043094. 9的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種具有優(yōu)良的抗應(yīng)變時(shí)效性的低屈服比雙相鋼管線鋼，其主要成分C O. 05 O. 12%，Nb O. 005 O. 03%,Ti O. 005 O. 02%, N O. 001% O. 01%, Mn O. 5 2. 0%，Si O. 01 O. 5%，還含有 Cu、Cr、Mo、Ni 等貴重合金元素，但該鋼含有較多的Mo、Cr、Cu、Ni，合金成本高；鋼板組織為鐵素體和珠光體、馬氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、上貝氏體、碳化物等多種組成，組織較復(fù)雜，對(duì)工藝要求極其嚴(yán)格，在大生產(chǎn)中難以控制；且屈強(qiáng)比也較高，鋼材抗震性能差。還有中國(guó)專利 200780018634. 8公開(kāi)了一種抗應(yīng)變時(shí)效性優(yōu)異的高強(qiáng)度管線管用鋼管和高強(qiáng)度管線管用鋼板以及它們的制造方法，其CO. 03 O. 07%,Si ( O. 6%,Mn I. 7 2. 5%,O. 015%, S ^ O. 003 %, Al ^ O. I %, Mo ^ O. 15 %, Ti O. 005 O. 03 %，N O. 001 O. 006 %，B O. 0006 O. 0025%，還含有Ni ^ I. 5%,Cu ^ I. 0%,Cr ^ I. 0%中的一種或兩種以上，該發(fā)明鋼的不足之處在于Mn、Mo、Cr、Cu、Ni等貴重合金含量高，另加入了淬透性元素B，冷卻速度快，因此其組織以貝氏體和馬氏體為主控組織，強(qiáng)度較高，且沒(méi)有對(duì)屈強(qiáng)比予以考慮， 與本發(fā)明鋼不同。專利號(hào)為201010251848. 3的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種高鋼級(jí)大應(yīng)變管線鋼和鋼管的制造方法，其 C O. 04 O. 08%,Mn I. 50 I. 90%,Si O. 15 O. 30%,P ( O. 010%,
S≤O. 003%, Al O. 005 O. 03%, Ca O. 002 O. 005%,O. 005%，還含有 Nb O. 01 O. 06%, Ti O. 015 O. 03%, V O. 01 O. 05%, Mo O. 15 O. 30%, Ni O. 15 O. 30%, Cu O. 15 O. 30%, Cr O. 15 O. 30%, B O. 001 O. 005%, Re O. 03 O. 05%，但該鋼 Mo、 Cu、Cr、Ni含量高，合金成本高，須回火處理，且應(yīng)變時(shí)效敏感性系數(shù)僅要求不大于40 %，鋼板強(qiáng)度和屈強(qiáng)比也較高，綜上所述，該發(fā)明鋼與本發(fā)明鋼有本質(zhì)不同。還有中國(guó)發(fā)明專利 200910128934. 2公開(kāi)了一種應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)異的高強(qiáng)度厚壁鋼板及其制造方法，其成分C O. 10 O. 16%, Si O. 15 O. 30%, Mn I. 30 I. 60%, Al O. 015 O. 050%, Cu O. 15
O.35%,Ni O. 10 O. 30%,Mo O. 10 O. 25%,V O. 030 O. 050%,Nb O. 005 O. 015%, Ca O. 0005 O. 005%,N O. 002 O. 008%，該發(fā)明Mo、Cu、Cr、Ni含量高，并且有2個(gè)結(jié)晶的方位差為15°以上的大角晶界圍住的晶粒的平均當(dāng)量圓直徑D為35 μ m以下，且根據(jù)結(jié)晶方位分布差測(cè)定的隨機(jī)晶界分率R為50面積％以上，后續(xù)還必須進(jìn)行回火處理，因此，該發(fā)明鋼不僅合金和工藝成本高，而且生產(chǎn)難度極大，綜合考慮其化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝以及強(qiáng)度級(jí)別均與本發(fā)明鋼不同。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在超高層建筑、大型橋梁、 廠礦及體育場(chǎng)館等重大鋼結(jié)構(gòu)工程中大量使用高性能抗震鋼材，在降低鋼材消耗的同時(shí)， 還十分重視鋼材的安全系數(shù)和使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)廣泛使用的高性能鋼材仍屬C-Mn鋼，這類鋼材在實(shí)施冷加工變形后， 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，將發(fā)生自然時(shí)效，造成鋼材強(qiáng)度和屈強(qiáng)比提高，韌性下降。也就是說(shuō)，當(dāng)鋼材發(fā)生應(yīng)變時(shí)效后，鋼材的抗震性能下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。在寒冷地帶，如果此時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈地震，鋼材容易發(fā)生冷脆斷裂，造成建筑物倒塌。而我國(guó)在抗震結(jié)構(gòu)鋼的選用過(guò)程中，主要以鋼的靜強(qiáng)度為設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)鋼材時(shí)效后強(qiáng)韌性的變化考慮較少。為了避免鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生驟然或意外脆性破壞，所選用的鋼材在使用條件下必須具有足夠的韌性儲(chǔ)備，因此，從鋼結(jié)構(gòu)工程的安全和使用壽命方面考慮，應(yīng)將鋼材的應(yīng)變時(shí)效敏感性納入結(jié)構(gòu)鋼的抗震性能指標(biāo)。從上述所引用的現(xiàn)有技術(shù)可以看出，雖然發(fā)明鋼都具有一定的應(yīng)變時(shí)效特性，但均沒(méi)有對(duì)鋼材的屈強(qiáng)比(抗震性能)予以考慮，導(dǎo)致發(fā)明鋼在兼顧應(yīng)變時(shí)效時(shí)無(wú)法滿足鋼材的抗震性能要求，且以一定溫度下的沖擊值表示時(shí)，其值在100J以上，但并不能說(shuō)明具有良好的低溫應(yīng)變時(shí)效敏感性，因?yàn)榕c母材相比，其下降幅度較大，敏感性系數(shù)較高，即應(yīng)變時(shí)效特性差，即使以敏感性系數(shù)表示，也僅要求不大于40%，此值不能滿足要求嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)要求，同時(shí)合金和工藝成本較高。為了改善應(yīng)變時(shí)效特性，現(xiàn)有技術(shù)均對(duì)N含量有所限定，但對(duì)O、H含量沒(méi)有限定，而O、H對(duì)鋼材的性能有很大影響，鋼中O可以形成大量的氧化物夾雜物，惡化鋼材的低溫沖擊韌性，同時(shí)，這些氧化物可成為碳化物、氮化物等的形核核心，影響它們的分布和大小，進(jìn)一步影響鋼材性能；鋼中H降低鋼的塑性，主要表現(xiàn)在延伸和斷面收縮，鋼含H易導(dǎo)致氫脆，屬于應(yīng)變時(shí)效型脆性，即在應(yīng)力作用下突然發(fā)生脆斷，主要沿晶界斷裂；鋼中自由N的增加，嚴(yán)重惡化焊接區(qū)的低溫韌性，提高鋼的低溫應(yīng)變時(shí)效敏感脆性。因此，綜合考慮本發(fā)明鋼的特性，除了對(duì)N、0、H的含量進(jìn)行限定外，還必須對(duì)其總量進(jìn)行限定，以進(jìn)一步改善鋼的低溫應(yīng)變時(shí)效敏感性，結(jié)合特定成分與工藝的緊密結(jié)合，生產(chǎn)出一種低成本高強(qiáng)度低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼，以滿足現(xiàn)代大型橋梁、建筑、船舶、廠礦等重大鋼結(jié)構(gòu)工程的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種低溫應(yīng)變時(shí)效敏感性系數(shù)由現(xiàn)有的40%降到20%及以下，抗震性能即屈強(qiáng)比ReL/Rm彡O. 80，并具有優(yōu)異的低溫韌性和焊接性能，且工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，還易于大規(guī)模生產(chǎn)的高強(qiáng)度低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的措施一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼，其組分及重量百分比為C 0. 08
O.16%, Si 0. 15 O. 50%, Mn 1. 02 I. 80%, P ( O. 010%, S 彡 O. 005%, Nb 0. 012
O.045%, Ti 0. 005 O. 032%, Als 0. 015 O. 060%, Ca 0. 0015 O. 008%, [N] 10 40X 10^4%, [O] ( 20X 10^4%, [H] ( I. 5X10_4%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；并滿足公式1.95% ( 6. OC+Mn 彡 2. 3 %, [N] +
+ [H] ( 50Χ1(Γ4 %, P+S ( O. 010%。其特征在于還添加有如下組分及重量百分比的Cr彡O. 15%或Mo彡O. 15%或 Cu ( O. 12%或其復(fù)合，并滿足 Cr+Mo+Cu < O. 15%。其特征在于當(dāng)C的重量百分比含量在O. 14%^ C ( O. 16%時(shí)，添加重量百分比為 O. 12 O. 25%的 Ni。生產(chǎn)一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼的方法，其步驟I)冶煉及脫硫，并控制鋼水中的S < O. 002*%，潘層厚度< 50暈米；2)在鋼包進(jìn)行處理，控制鋼包爐渣氧化鐵含量彡2% ；3)進(jìn)行真空處理，鋼水中夾雜物上浮率至少控制在93% ；4)進(jìn)行連鑄，并采用Ar封全程保護(hù)澆注；5)按照常規(guī)對(duì)鑄坯加熱及高壓除鱗；6)進(jìn)行粗軋，并控制其終軋溫度在1030 1080°C，總壓下率在60 75%，軋制后的鋼板料厚度按(h+60)毫米控制，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；7)進(jìn)行精軋，控制其開(kāi)軋溫度控制在(980-h) ±5°C，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；8)進(jìn)行層流冷卻，在層流冷卻前，先將鋼板擱置6 15秒；冷卻后，再將鋼板擱置 10 20秒，并控制其擱置后鋼板的表面溫度在600 780°C，鋼板表面溫差彡15°C ；9)自然冷卻至室溫。以下詳述本發(fā)明中化學(xué)成分限定量的理由本發(fā)明的C含量選擇在O. 08 O. 16%，C是提高強(qiáng)度的主要元素，對(duì)降低鋼的屈強(qiáng)比有利，但高的碳含量會(huì)惡化鋼的塑性、韌性、焊接性能以及增加碳偏析的傾向，影響鋼的冷熱加工性能；而當(dāng)C含量低于O. 08%時(shí)，除了導(dǎo)致鋼材強(qiáng)度不足外，還引起屈強(qiáng)比的提高。因此，考慮鋼的綜合性能水平，將碳含量特限定為O. 08 O. 16%。本發(fā)明的Si含量選擇在O. 15 O. 50%, Si在鋼中的主要作用是固溶強(qiáng)化和脫氧。但Si含量過(guò)高，會(huì)顯著降低鋼的低溫韌性和焊接性能。綜合平衡鋼的強(qiáng)度和韌性，本發(fā)明中Si含量上限定為O. 50%。本發(fā)明的Mn含量選擇在I. 02 I. 80% ,Mn是確保鋼材強(qiáng)度和韌性不可或缺的元素。但Mn含量過(guò)高，則會(huì)形成較多的MnS夾雜物，降低鋼的低溫?cái)嗔秧g性，加大縱橫向性能差異。綜合考慮C和Mn在鋼中的作用，尤其是C和Mn對(duì)鋼材各項(xiàng)性能指標(biāo)的不利影響， 同時(shí)為了確保滿足本發(fā)明鋼要求的綜合機(jī)械性能水平，特限定I. 95%^6. OC+Mn≤2. 3%。
本發(fā)明的P彡O. 010%、S彡O. 005%，P、S是鋼中的有害雜質(zhì)元素。高P易導(dǎo)致偏析，影響鋼的組織均勻性，降低鋼的韌性；s與Mn易形成MnS夾雜，對(duì)低溫韌性十分不利， 并造成性能的各向異性，同時(shí)嚴(yán)重影響鋼的應(yīng)變時(shí)效。為了確保鋼中硫化物夾雜含量不大于100X 10_4%，進(jìn)一步凈化鋼質(zhì)和提高鋼的綜合機(jī)械性能水平，特限定鋼中P、S的總量不超過(guò) O. 010%。本發(fā)明的Nb含量選擇在O. 012 O. 045%, Nb是一種強(qiáng)碳化物形成元素，具有強(qiáng)烈的細(xì)化晶粒作用，能顯著提高奧氏體再結(jié)晶溫度，擴(kuò)大軋制工藝范圍，有效避免混晶組織的出現(xiàn)，確保鋼材具有良好的的強(qiáng)韌性匹配。Nb在鋼中形成的碳氮化物顆粒，可有效抑制奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，提高強(qiáng)度和韌性，同時(shí)減少了鋼中游離C、N的含量，降低鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性。本發(fā)明的Ti選擇在O. 005 O. 032%, Ti也是一種強(qiáng)碳氮化物形成元素，通過(guò)固碳和固氮，降低應(yīng)變時(shí)效的影響。Ti的第二相質(zhì)點(diǎn)TiN、Ti (CN)顆粒可有效阻止加熱和焊接過(guò)程中奧氏體晶粒長(zhǎng)大，使晶粒細(xì)化，提高鋼的低溫韌性。Ti與Nb同時(shí)加入，會(huì)進(jìn)一步提高鋼奧氏體再結(jié)晶溫度，擴(kuò)大軋制工藝范圍。但Ti過(guò)高將降低母材的低溫韌性，因此，特限定Ti的上限為O. 032%。本發(fā)明的Als含量選擇在O. 015 O. 060%,Als常常作為脫氧元素加入鋼中。Als 與鋼中N結(jié)合形成AlN顆粒，減少鋼中游離N的濃度，降低鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性，并通過(guò)晶粒細(xì)化作用提高鋼的強(qiáng)度和低溫韌性。Als超過(guò)O. 060%時(shí)，易引起鋼中Al的夾雜物增多， 降低鋼的純凈度，惡化鋼的低溫韌性。因此，考慮鋼的綜合性能指標(biāo)，特將Als含量限定在
O.015 O. 060%。本發(fā)明N含量選擇在10 40X 1(Γ4%，Ν與鋼中Nb、Ti、Al、C等元素形成氮化物或碳氮化物，是使鋼材母材組織和焊接組織晶粒細(xì)化的重要元素。為充分發(fā)揮N的有益效果， N含量不得低于IOX 10_4%。但當(dāng)N含量過(guò)量時(shí)，將導(dǎo)致鋼中自由N的增加，特別是嚴(yán)重惡化焊接區(qū)的低溫韌性，提高鋼的低溫應(yīng)變時(shí)效敏感脆性，因此，N的含量需要在40Χ 10_4% 以下。O與H屬于鋼中的有害氣體，為確保鋼質(zhì)純凈度和鋼中氧化物夾雜的總量，改善鋼的低溫應(yīng)變時(shí)效敏感性，需將O和H含量嚴(yán)格限制在較低水平。本發(fā)明鋼中過(guò)量的N、O、H都會(huì)對(duì)鋼材產(chǎn)生不利的影響，尤其是過(guò)量的N將嚴(yán)重影響鋼材的低溫應(yīng)變時(shí)效韌性，而0、Η對(duì)鋼材的性能有很大影響，鋼中O可以形成大量的氧化物夾雜物，惡化鋼材的低溫沖擊韌性，同時(shí)，這些氧化物可成為碳化物、氮化物等的形核核心，影響它們的分布和大小，進(jìn)一步影響鋼材性能；鋼中H降低鋼的塑性，主要表現(xiàn)在延伸和斷面收縮，鋼含H易導(dǎo)致白點(diǎn)和氫脆的出現(xiàn)，后者屬于應(yīng)變時(shí)效型脆性，即在應(yīng)力作用下突然發(fā)生脆斷，主要沿晶界斷裂。上述3種元素均影響鋼材的低溫沖擊韌性，進(jìn)而影響鋼材的低溫應(yīng)變時(shí)效特性。另外，本發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)反復(fù)論證發(fā)現(xiàn)，在綜合考慮本發(fā)明鋼的基本性能外，要想獲得本發(fā)明要求的具有優(yōu)異抗震性能和低溫應(yīng)變時(shí)效特性的焊接結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度鋼材，除了對(duì)鋼中N、O、H的含量進(jìn)行限定外，還必須對(duì)其總量進(jìn)行限定，因此，本發(fā)明鋼特限定[Ν] +
+ [Η] ( 50X10-、。本發(fā)明的Ca含量選擇在O. 0015 O. 008%，Ca是脫氧元素，也是氧化物形成元素。鋼中添加適量的Ca將夾雜物球化，使夾雜物細(xì)化，有利于提高鋼的低溫韌性和HAZ韌性。但Ca含量低于O. 0015%時(shí)，起不到應(yīng)有的有益效果；而Ca含量超過(guò)O. 008%時(shí)，則會(huì)形成許多大型的Ca的氧化物和硫化物夾雜，惡化鋼的綜合性能水平。本發(fā)明當(dāng)C的重量百分比含量在O. 14%^ C ^ O. 16%時(shí),還添加重量百分比為
O.12 O. 25%的Ni。由于Ni能有效提高鋼材的低溫韌性，顯著降低低溫應(yīng)變時(shí)效傾向，提高鋼的應(yīng)變時(shí)效低溫沖擊韌性。當(dāng)鋼中O. 14%^ C彡O. 16%時(shí)，不但惡化鋼材的塑性、韌性和焊接性能，還會(huì)增加碳偏析的傾向，提高應(yīng)變時(shí)效敏感性，為了改善鋼中C與鋼中位錯(cuò)交互作用而引起的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象，因此添加O. 12 O. 25%的Ni，以確保鋼材具有優(yōu)異的低溫韌性、焊接性能和應(yīng)變時(shí)效特性。本發(fā)明的Cr、Mo、Cu由于均具有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，為了平衡鋼的綜合性能和合金成本，特限定Cr+Mo+Cu < O. 15%。但總量過(guò)高時(shí)，則不僅會(huì)惡化鋼的低溫韌性，還增加鋼的生產(chǎn)成本。對(duì)于生產(chǎn)工藝中參數(shù)的控制原因首先控制S含量不大于O. 002%及控制渣層厚度不大于50mm，以免帶入轉(zhuǎn)爐，在氧
化氣氛下造成硫含量回升。在粗軋階段，并控制其終軋溫度在1030 1080°C，總壓下率在60 75%，軋制后的鋼板料厚度按(h+60)毫米控制，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；在精軋，控制其開(kāi)軋溫度控制在(980-h) ±5°C，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值； 在層流冷卻階段，在層流冷卻前，先將鋼板擱置6 15秒；冷卻后，再將鋼板擱置10 20 秒，并控制其擱置后鋼板的表面溫度在600 780°C，鋼板表面溫差< 15°C。本方明鋼對(duì)于軋制工藝各參數(shù)的限定理由粗軋采用高溫大壓下，總壓下率控制為60 75%，終軋溫度為1030 1080°C，目的是為了確保道次壓下量以及奧氏體晶粒的再次充分細(xì)化，確保鋼材的低溫韌性；粗軋后的鋼板料厚度按(h+60)毫米控制，結(jié)合精軋開(kāi)軋溫度(980-h) ±5°C， 目的是為了確保精軋階段具有高的總下壓率以及鐵素體晶粒充分細(xì)化，進(jìn)一步提高鋼板強(qiáng)度和低溫韌性，以使鋼板具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配和冷加工性能，從而有效改善低溫應(yīng)變時(shí)效特性；根據(jù)精軋開(kāi)軋溫度(980-h) ±5°C的限定，本發(fā)明鋼不需要限定精軋終軋溫度，大大提高軋制效率，充分發(fā)揮了軋機(jī)的產(chǎn)能潛力。鋼板在層流冷卻前等待6 15秒，目的主要是使鐵素體充分析出，而鐵素體屬軟相組織，在鐵素體和珠光體為主控組織的鋼中，屈強(qiáng)比隨鐵素體含量的增加而降低，因此，鋼中必須有足夠的鐵素體軟相組織，否則，快速冷卻導(dǎo)致晶粒的細(xì)化將提高鋼的屈強(qiáng)比，從而導(dǎo)致鋼板的屈強(qiáng)比大于O. 80，惡化鋼的抗震性能，為了確保屈強(qiáng)比不大于O. 80，特限定鋼板在層流冷卻前等待6 15秒，同時(shí)也使鋼板溫度充分均勻化，使冷卻后鋼板內(nèi)外溫度更加均勻，進(jìn)一步改善鋼板的低溫韌性和應(yīng)變時(shí)效特性； 層流均勻冷卻終止后等待10 20秒，控制鋼板此時(shí)表面溫度為600 780°C，溫差不大于 15°C，目的是限定層流冷卻時(shí)水管的上下水量比例分配，確保鋼板快速均勻冷卻，從而使自然冷卻更加均勻，更進(jìn)一步確保鋼材的綜合性能。另外，為使鑄坯充分奧氏體化，須將上述鑄坯加熱至1250°C以上，需要特別指出的是鋼坯的加熱速率為7 15min/cm，優(yōu)選9 12min/cm，以提高鋼坯的加熱效率，又不至于因加熱速率過(guò)快使鋼坯出現(xiàn)裂紋甚至斷裂事故。為了確保鋼坯內(nèi)外溫度充分均勻，鋼坯必須在1160 1230°C溫度范圍內(nèi)保溫，保溫時(shí)間不得低于30min，但保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將會(huì)造成奧氏體粗大，從而造成成品組織粗化，影響鋼材的綜合機(jī)械性能，因此保溫時(shí)間不得大于50min。為盡可能除盡鋼坯表面氧化鐵皮，將鋼坯出爐溫度控制為1140 1180°C，同時(shí)進(jìn)行 I 2次高壓水除鱗，高壓水壓力為20 25MPa。經(jīng)本發(fā)明人反復(fù)試驗(yàn)論證發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格采用上述限定成分和工藝參數(shù)生產(chǎn)的鋼板具有良好的強(qiáng)韌性匹配、優(yōu)異的焊接性能、抗震性能以及冷加工性能，特別是具有優(yōu)異的低溫應(yīng)變時(shí)效特性，因此，得到的本發(fā)明鋼無(wú)需再進(jìn)行任何復(fù)雜的熱處理工序，工藝流程更為簡(jiǎn)單有效，生產(chǎn)成本低，在各冶金企業(yè)均可實(shí)施。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，低溫應(yīng)變時(shí)效敏感性由現(xiàn)有的40%降到20%及以下甚至10%以下，抗震性能即屈強(qiáng)比ReVRm ( O. 80，具有優(yōu)異的低溫應(yīng)變時(shí)效特性、抗震性能、 低溫韌性和焊接性能，且工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，還易于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述各實(shí)施例的試驗(yàn)條件各實(shí)施及對(duì)比例的化學(xué)成分及重量百分比含量見(jiàn)表I ;各實(shí)施及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)見(jiàn)表2，且按照以下步驟生產(chǎn)I)冶煉及脫硫，并控制鋼水中的S彡O. 002%，渣層厚度彡50毫米；2)進(jìn)行鋼包處理，控制鋼包爐渣氧化鐵含量彡2% ；3)進(jìn)行真空處理，鋼水中夾雜物上浮率至少控制在93% ；4)進(jìn)行連鑄，并采用Ar封全程保護(hù)澆注；5)按照常規(guī)對(duì)鑄坯加熱及高壓除鱗6)進(jìn)行粗軋，并控制其終軋溫度在1030 1080°C，總壓下率在60 75%，軋制后的鋼板料厚度按(h+60)毫米控制，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；7)進(jìn)行精軋，控制其開(kāi)軋溫度控制在(980-h) ±5°C，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；8)進(jìn)行層流冷卻，在層流冷卻前，先將鋼板擱置6 15秒；冷卻后，再將鋼板擱置 10 20秒，并控制其擱置后鋼板的表面溫度在600 780°C，鋼板表面溫差< 15°C ；9)自然冷卻至室溫。各實(shí)施及對(duì)比例的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。表I各實(shí)施及對(duì)比例的化學(xué)成分及重量百分比含量列表
權(quán)利要求
1.一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼，其組分及重量百分比為c 0. 08 O. 16%， Si 0. 15 O. 50%,Mn 1. 02 I. 80%,P ( O. 010%,S ^ O. 005%,Nb 0. 012 O. 045%, Ti 0. 005 O. 032%,Als 0. 015 O. 060%,Ca 0. 0015 O. 008%, [N] :10 40X 10_4%，[O]( 20X 10^4%, [H] ( I. 5X 10_4%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；并滿足公式1. 95%^ 6. OC+Mn ^ 2. 3%, [N] +
+ [H] ( 50X10_4%,P+S ( O. 010%。
2.如權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于還添加有如下組分及重量百分比=Cr彡O. 15 %或Mo彡O. 15 %或Cu彡O. 12 %或其復(fù)合，并滿足 Cr+Mo+Cu 彡 O. 15%。
3.如權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于當(dāng)C的重量百分比含量在O. 14%^ O. 16%時(shí)，添加重量百分比為O. 12 O. 25%的Ni。
4.生產(chǎn)上述權(quán)利要求I至3所述的一種低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼的方法，其步驟1)冶煉及脫硫，并控制鋼水中的S彡O.002%，渣層厚度彡50毫米；2)在鋼包進(jìn)行處理，控制鋼包爐渣氧化鐵含量<2% ；3)進(jìn)行真空處理，鋼水中夾雜物上浮率至少控制在93%；4)進(jìn)行連鑄，并采用Ar封全流程保護(hù)澆注；5)按照常規(guī)對(duì)鑄坯加熱及高壓水除鱗；6)進(jìn)行粗軋，并控制其終軋溫度在1030 1080°C，總壓下率在60 75%，軋制后的鋼板料厚度按(h+60)毫米控制，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；7)進(jìn)行精軋，控制其開(kāi)軋溫度控制在(980-h)±5°C，式中h表示以毫米為單位的鋼板產(chǎn)品厚度值；8)進(jìn)行層流冷卻，在層流冷卻前，先將鋼板擱置6 15秒；冷卻后，再將鋼板擱置10 20秒，并控制其擱置后鋼板的表面溫度在600 780°C，鋼板表面溫差< 15°C ；9)自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及屈強(qiáng)比小于0.8的低應(yīng)變時(shí)效敏感性焊接結(jié)構(gòu)用鋼及生產(chǎn)方法。其組分及重量百分比為C0.08～0.16％，Si0.15～0.50％，Mn1.02～1.80％，P≤0.010％，S≤0.005％，Nb0.012～0.045％，Ti0.005～0.032％，Als0.015～0.060％，Ca0.0015～0.008％，[N]10～40×10-4％，[O]≤20×10-4％，[H]≤1.5×10-4％，并滿足公式1.95％≤6.0C+Mn≤2.3％，[N]+[O]+[H]≤50×10-4％，P+S≤0.010％。其步驟冶煉及脫硫；在鋼包處理；真空處理；連鑄；對(duì)鑄坯加熱及高壓除鱗；粗軋；精軋；層流冷卻；自然冷卻至室溫。本發(fā)明可使低溫應(yīng)變時(shí)效敏感性由現(xiàn)有的40％降到20％及以下甚至10％以下，抗震性能即屈強(qiáng)比ReL/Rm≤0.80。
文檔編號(hào)C22C38/14GK102605246SQ20121006097
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者劉文斌, 張開(kāi)廣, 童明偉, 董中波, 鄒德輝, 郭斌, 陳顏堂, 駱海賀 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司