一种可大线能量焊接用厚钢板及其制造方法，包括如下步骤：1)冶炼、铸造，其成分重量百分比为：C 0.05～0.09％，Si 0.10～0.30％，Mn1.2～1.6％，P≤0.02％，S 0.001～0.006％，Ni 0.2～0.4％，Cu 0.15～0.3％，Ti0.005～0.03％，Mg 0.0005～0.01％，N 0.001～0.006％，Al≤0.05％，Ca≤0.005％，REM≤0.02％，B≤0.003％，其余Fe和不可避免杂质；且，1≤Ti/N≤6，Mg/(Al+Ti)≥0.02；2)轧制；3)冷却。本发明专利技术可以形成微细弥散分布的夹杂物，通过对直径≥1μm的微米夹杂物的(Mg+Ca)/(Al+Ti)比和面密度，对直径0.1-1μm的亚微米夹杂物的Mg+Ca)/(Al+Ti)比和面密度进行控制，获得母材抗拉强度≥510MPa，在焊接线能量为200～400kJ/cm的条件下，钢板在-40℃下的平均夏比冲击功在50J以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接用厚钢板制造
，特别涉及一种可大线能量焊接用厚钢板及其制造方法，对于板厚50～70mm，母材抗拉强度≥510MPa级的钢板，在焊接线能量为200～400kJ/cm的条件下，钢板的焊接热影响区具有良好的冲击韧性，在-40℃下的平均夏比冲击功在50J以上。该厚钢板可以作为焊接结构材料应用于船舶、建筑和海洋构造物等领域。
技术介绍
对于船舶、建筑和海洋构造物等领域的构造物通常是通过焊接将钢材结合而构筑的，用于这些构造物的钢材不仅要求钢材的强度和韧性，而且经过焊接过程之后，还要求钢材具有良好的焊接热影响区的韧性。近年来，随着焊接构造物的大型化，板厚50mm以上，母材的抗拉强度≥510MPa级的钢材已经大量使用。为了提高这些厚钢板的焊接效率，已经开发了以气电立焊、电渣焊为代表的大线能量、单道次焊接方法。这些大线能量焊接方法，可以大幅度提高焊接效率，缩短焊接工时，降低制造成本，降低焊接工的劳动强度。然而，在厚板大线能量焊接的焊接热循环过程中，在焊接热影响区越靠近熔合线，加热的温度就越高。在熔合线附近的温度将达到1400℃，这时奥氏体晶粒显著粗大化，由此导致冷却之后焊接热影响区的组织也随之粗大化，并且这种趋势随着焊接线能量的提高而增大。经大线能量焊接之后，焊接热影响区钢材的组织结构遭到破坏，奥氏体晶粒明显长大，形成粗晶区。在粗晶区导致脆化的组织是冷却过程中形成的侧板条铁素体、上贝氏体、粗大的晶界铁素体以及在晶界铁素体近傍形成的珠光体、在侧板条铁素体的板条间形成的碳化物岛状马氏体-奥氏体组元(MA)等。随着焊接线能量的增加，原奥氏体晶粒粒径变大，侧板条铁素体和上贝氏体组织更加发达，晶界铁素体的尺寸也相应增大。所以，一般的厚板钢经过大线能量焊接后，焊接热影响区的冲击韧性显著降低。这成为制约大线能量焊接工艺应用的主要因素，因此，改善厚钢板的大线能量焊接性能成为越来越迫切的要求。为了改善厚钢板大线能量焊接热影响区的韧性，前人进行了大量的研究工作。如日本专利JP5116890(金沢正午、中島明、岡本健太郎、金谷研：大入熱溶接用高張力鋼材製品製造方法，JP5116890，1976.5.28。)中揭示了在钢材的成分设计中，添加一定量的Ti、N，利用TiN粒子可以抑制焊接热影响区韧性的劣化，焊接线能量可以提高到50kJ/cm。但是当船板钢所要求的焊接线能量达到200kJ/cm以上的条件下，在焊接过程中，焊接热影响区的温度将高达1400℃，TiN粒子将部分发生固溶或者长大，其抑制焊接热影响区晶粒长大的作用将部分消失，这时其阻止焊接热影响区韧性劣化的效果将降低。因此，仅仅利用微细粒子TiN的钢材，难以满足大线能量焊接过程中对于钢材焊接热影响区韧性的严格要求。利用钛的氧化物也可以提高钢材大线能量焊接热影响区的韧性。这是因为钛的氧化物在高温下稳定，不易发生固溶。同时钛的氧化物可以作为铁素体的形核核心发挥作用，细化铁素体晶粒，并且形成相互间具有大倾角晶粒的针状铁素体组织，有利于改善焊接热影响区的韧性。该方法在日本专利JP517300(小池允、本間弘之、松田昭一、今軍倍正名、平居正纯、山口福吉，溶接継手熱影響部靭性のすぐれた鋼材の製造法，JP517300，1993.3.8)中进行了揭示。但是，钛氧化物存在数量较少和在钢中难以弥散分布两大问题。如果希望通过提高钢中的钛含量来提高钛氧化物的数量，势必导致大型钛氧化物夹杂的形成。当钛氧化物粒子的尺寸大于5μm时，将降低母材和焊接热影响区的冲击韧性。因此在焊接线能量大于200kJ/cm的大线能量焊接过程中，单靠钛的氧化物仍然不足以改善焊接热影响区的韧性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可大线能量焊接用厚钢板及其制造方法，对于板厚50～70mm，母材抗拉强度≥510MPa级的钢板，在焊接线能量为200～400kJ/cm的条件下，钢板的焊接热影响区具有良好的冲击韧性，在-40℃下的平均夏比冲击功在50J以上。该厚钢板可以作为焊接结构材料应用于船舶、建筑和海洋构造物等领域。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术的一种可大线能量焊接用厚钢板及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C 0.05～0.09％，Si 0.10～0.30％，Mn 1.2～1.6％，P≤0.02％，S0.001～0.008％，Ni 0.2～0.4％，Cu 0.15～0.3％，Ti 0.005～0.03％，Mg0.0005～0.01％，N 0.001～0.006％，Al≤0.05％，Ca≤0.005％，REM≤0.02％，B≤0.003％，其余为Fe和不可避免杂质；且，其中，1≤Ti/N≤6，Mg/(Al+Ti)≥0.02；在钢板中，对于直径大于等于1μm的微米夹杂物，面密度≥110个/mm2，该夹杂物中(Mg+Ca)/(Al+Ti)≥1.5；对于直径为0.1-1μm的亚微米夹杂物，面密度≥200个/mm2，该夹杂物中(Mg+Ca)/(Al+Ti)≥1.2；进一步，本专利技术厚钢板的化学成分还含有Nb 0.001～0.03％或Cr≤0.2％中一种以上元素，以重量百分比计。在本专利技术钢的成分设计中：C，是增加钢材强度的元素。对于控轧控冷的TMCP工艺而言，为了稳定地保持特定强度，C含量的下限为0.05％。但是过量地添加C，将导致母材和焊接热影响区的韧性降低，C含量的上限为0.09％。Si，是炼钢预脱氧过程中所需要的元素，并且可以起到强化母材的作用，因此Si含量的下限为0.1％。但是Si含量过高超过0.3％时，会降低母材的韧性，同时在大线能量焊接过程中，将促进岛状马氏体-奥氏体组元的生成，显著降低焊接热影响区韧性。Si含量范围为0.10～0.30％。Mn，可以通过固溶强化提高母材的强度，又可以作为预脱氧元素发挥作用。同时MnS的析出可以促进晶内铁素体的生成，Mn的下限值为1.2％。但是过高的Mn将导致板坯的中心偏析，同时会导致大线能量焊接热影响区的硬化和MA生成，降低焊接热影响区的韧性，所以Mn的上限值控制为1.6％。Ti，通过形成Ti2O3粒子，可以促进晶内铁素体的生成。同时Ti与N结合生成TiN粒子可以在焊接热影响区钉扎奥氏体晶粒的长大，使母材和焊接热影响区组织细化，提高韧性。所以作为有益元素，Ti含量的下限为0.005％。但是Ti含量过高时，将形成粗大的氮化物，或者促使TiC的生成，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可大线能量焊接用厚钢板，其化学成分重量百分比为： C 0.05～0.09％， Si 0.10～0.30％， Mn 1.2～1.6％， P≤0.02％， S 0.001～0.008％， Ni 0.2～0.4％， Cu 0.15～0.3％， Ti 0.005～0.03％， Mg 0.0005～0.01％， N 0.001～0.006％， Al≤0.05％， Ca≤0.005％， REM≤0.02％， B≤0.003％， 其余为Fe和不可避免杂质；且，其中，1≤Ti/N≤6，Mg/(Al+Ti)≥0.02； 在钢板中，对于直径大于等于1μm的微米夹杂物，面密度≥110个/mm2，该夹杂物中(Mg+Ca)/(Al+Ti)≥1.5； 对于直径为0.1‑1μm的亚微米夹杂物，面密度≥200个/mm2，该夹杂物中(Mg+Ca)/(Al+Ti)≥1.2。
【技术特征摘要】
1.一种可大线能量焊接用厚钢板，其化学成分重量百分比为：
C 0.05～0.09％，
Si 0.10～0.30％，
Mn 1.2～1.6％，
P≤0.02％，
S 0.001～0.008％，
Ni 0.2～0.4％，
Cu 0.15～0.3％，
Ti 0.005～0.03％，
Mg 0.0005～0.01％，
N 0.001～0.006％，
Al≤0.05％，
Ca≤0.005％，
REM≤0.02％，
B≤0.003％，
其余为Fe和不可避免杂质；且，其中，1≤Ti/N≤6，Mg/(Al+Ti)≥0.02；
在钢板中，对于直径大于等于1μm的微米夹杂物，面密度≥110个/mm2，该夹杂物中(Mg+Ca)/(Al+Ti)≥1.5；
对于直径为0.1-1μm的亚微米夹杂物，面密度≥200个/mm2，该夹杂物中(Mg+Ca)/(Al+Ti)≥1.2。
2.如权利要求1所述的可大线能量焊接用厚钢板，其特征是，所述厚钢板的化学成分还含有Nb 0.001～0.03％或Cr≤0.2％中一种以上元素，以重量百分比计。
3.如权利要求1或2所述的可大线能量焊接用厚钢板，其特征是，所述厚钢板的母材抗拉强度≥510MPa，在焊接线能量为200～400kJ/cm焊接条件下，钢板的焊接热影响区在-40℃的平均夏比冲击功在50J以上。
4.一种可大线能量焊接用厚钢板的制造方法，包括如下步骤：
1)冶炼、铸造
按下述成分冶炼、精...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，高珊，祝凯，张才毅，王睿之，马志刚，徐国栋，王俊凯，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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