一种多丝埋弧焊用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种多丝埋弧焊用钢及其制造方法，所述钢的化学成分以质量计的百分比含量是：C：0.02～0.12％，Si：0.05～0.30％，Mn：0.70～1.80％，P：≤0.012％，S：0.001～0.010％，Al：0.015～0.050％，Nb：0.010～0.060％，Ti：0.005～0.020％，B：0.0005～0.0020％，N：≤0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，RE：≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质；并且满足0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，Mn/(S/Ca)≤5.0，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。其制造方法采用TMCP工艺，并可以对钢板进行500～650℃的回火处理。本发明专利技术解决较大工作线能量(50～200kJ/cm)下，母材热影响区冲击韧性下降问题，成倍提高焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多丝埋弧焊用钢板及其制造方法
本专利技术属于冶金领域，涉及一种超低碳微合金高强钢宽厚板及其制造方法，具体地说是一种多丝埋弧焊用钢板及其制造方法。
技术介绍
随着现代桥梁、建筑、船舶、管线、容器等钢结构向大型化、高参数、安全性、耐久性方向发展，高效焊接技术重要性愈显突出。在多丝埋弧焊、窄间隙埋弧焊、气电立焊和电渣焊等几种常见的高效焊接方法中，多丝埋弧焊的使用较多，其中又以双丝埋弧焊的应用较为普遍。桥梁、建筑、船舶、管线、容器等行业传统焊接方法如单丝埋弧焊和气体保护焊长期占绝对主导，该焊接方法焊接效率低下，结构生产周期较长。与单电单丝或单电双细丝埋弧焊(热输入为25～50kJ/cm，熔敷效率为8～15kg/h)相比，一般双电双丝埋弧焊的特点是连续输入高(50～200kJ/cm，熔敷效率为50kg/h以上)、热能和焊材消耗少而具有高效节能的优势，可适应于中厚截面构件的对接焊缝、棱角焊缝和平角焊缝，特别是焊接厚截面长构件(板厚≥30mm)的优势更大。普通桥梁、建筑、船舶、管线、容器等钢及其他钢种的焊接线能量超过50kJ/cm时，焊接热影响区韧性急剧下降，不能满足大热输入高效焊接的制造要求。本专利技术钢板在50～200kJ/cm的热输入条件下，焊接热影响区冲击功在-40℃条件下均大于等于100J。本专利技术之前，大线能量焊接用钢申请专利的技术思路主要有两种：其一，采用氧化物冶金技术，通过严格控制钢水中氧含量50～120ppm，并且按照特定的氧含量条件下添加特定的脱氧剂Mg、Ti、Zr、RE等，生产细小弥散的氧化物，通过钉扎奥氏体晶界抑制粗晶区原始奥氏体晶粒长大；同时，在随后的冷却过程中并为针状铁素体形核提供异质形核核心。该技术生产的钢板可以耐200～400kJ/cm以上的大线能量焊接，适用于气电立焊等单道次成型的大热输入焊接。但使用该技术生产炼钢工艺复杂，需要严格控制钢水氧含量以及脱氧剂加入时机，且工业生产极不稳定，很难实现稳定量产，目前国内没有任何一家钢厂采用该技术进行批量生产。典型代表专利如表1所示。其二，采用V-Ti-N技术，在Ti含量一定的情况下，通过增加N含量使焊接过程中TiN的固溶温度从1300℃提高到接近液相线温度，从而依靠TiN的钉扎作用抑制原始奥氏体晶粒的长大，在冷却过程中，V(CN)在TiN上析出，为晶内针状铁素体形核提供异质形核核心。该技术生产的钢板可以耐50～400kJ/cm的大线能量焊接，适用于多丝埋弧焊、气电立焊等大热输入焊接。但是使用该技术生产钢板N含量很高，一般为60～140ppm，母材的时效冲击功很低，同时焊接热影响区经历一次高温热循环，部分N的化合物溶解，自由N固溶在热影响区基体中，进一步恶化时效冲击性能。一般专利为了避开此缺陷，时效冲击未在实施例中列出。使用该技术生产钢板冶炼难度稍低于氧化物冶金技术，但是因为N的时效问题，国内没有任何工程采用该技术生产的钢板，该技术仅限于实验室科学研究。典型代表专利由表2所示
技术实现思路
鉴于以上现有技术的不足，综合考虑到低碳微合金高强钢厚板的高强韧性、高效焊接性与国内现有装备水平匹配，本专利技术的目的是提供一种多丝埋弧焊用钢及其制造方法，该方法以适应高效多丝埋弧焊工艺为目的，得到的钢板力学性能优异，可操作性强，成本低，生产效率高的钢板。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术不采用氧化物冶金技术，在不增N的条件下，通过合理的成分设计，在传统的低碳微Ti处理的微合金钢中控制S、Ca、B、RE等的含量，控制0.6≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，且Mn/(S/Ca)≤5.0，采用TMCP或TMCP+回火工艺，即可生产出多丝埋弧焊用钢。为解决上述存在的技术问题实现上述专利技术目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种多丝埋弧焊用钢，其化学成分以质量计的百分比含量是：C：0.02～0.12％，Si：0.05～0.30％，Mn：0.70～1.80％，P：≤0.012％，S：0.001～0.010％，Al：0.015～0.050％，Nb：0.010～0.060％，Ti：0.005～0.020％，B：0.0005～0.0020％，N：≤0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，RE：≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质；并且满足0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，Mn/(S/Ca)≤5.0，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。所述RE为Ce或La。进一步，所述多丝埋弧焊用钢的化学成分还含有Mo≤0.50％、Ni：1.00％以下、Cu：1.00％以下中的一种或两种以上。所述一种多丝埋弧焊用钢的制造方法，其内容包括如下步骤：准备钢的坯料成分，其化学成分以质量计的百分比含量是：C：0.02～0.12％，Si：0.05～0.30％，Mn：0.70～1.80％，P：≤0.012％，S：0.001～0.010％，Al：0.015～0.050％，Nb：0.010～0.060％，Ti：0.005～0.020％，B：0.0005～0.0020％，N：≤0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，RE：≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质；并且满足0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，Mn/(S/Ca)≤5.0，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；采用控轧控冷工艺参数：粗轧阶段：控制粗轧的终轧温度大于等于1000℃，且末两道次的道次压下率大于等于10％，保证粗轧阶段奥氏体充分再结晶；精轧阶段：控制精轧终轧温度在790～870℃之间，且精轧进行累积压下率为30％以上的轧制，保证原始奥氏体充分压扁，并累积足量的形变位错，在诱导Nb等合金元素析出的同时为后一步铁素体相变提供大量的形核质点；控冷阶段：开冷温度控制在760～810℃之间，精轧之后弛豫一定时间，使精轧阶段累积的位错发生部分回复，形成位错胞结构以进一步细化压扁的奥氏体晶粒；之后以5℃/s以上的平均冷速从开冷温度冷却至600～250℃，通过控制返红温度进一步调整钢板力学性能；为消除应力和调整力学性能，钢板可以进行450～650℃、保温时间为板厚+(10～50)min的回火处理。更进一步，在所述一种多丝埋弧焊用钢的制造方法中，在钢的化学成分中还含有Mo≤0.50％、Ni：1.00％以下、Cu：1.00％以下中的一种或两种以上。采用本专利技术的制造方法在真空炉中将坯料炼制浇铸成锭，通过TMCP工艺轧制成20～150mm厚钢板，可适应多丝埋弧焊工艺焊接。所述多丝埋弧焊为多电源串联多丝埋弧焊，单电源并联多丝埋弧焊，多电源串并联多丝埋弧焊等类型。C、Mn、Ti、B、Ca、S、RE通过控制固态相变控制热影响区冲击韧性，为提高50～200kJ/cm热输入条件下焊接热影响区的冲击韧性，限制0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，同时MnS是针状铁素体形核的有效形核质点之一，能够有效控制粗晶区针状铁素体的固态相变反应，因此将Mn、S、Ca的比例限制为Mn/(S/Ca)≤5.0，其中，Ceq＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多丝埋弧焊用钢，其特征在于：该钢的化学成分以质量计的百分比含量是：C：0.02～0.12％，Si：0.05～0.30％，Mn：0.70～1.80％，P：≤0.012％，S：0.001～0.010％，Al：0.015～0.050％，Nb：0.010～0.060％，Ti：0.005～0.020％，B：0.0005～0.0020％，N：≤0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，RE：≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质；并且满足0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，Mn/(S/Ca)≤5.0，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。

【技术特征摘要】
1.一种多丝埋弧焊用钢，其特征在于：该钢的化学成分以质量计的百分比含量是：C：0.02～0.12％，Si：0.05～0.30％，Mn：0.70～1.80％，P：≤0.012％，S：0.001～0.010％，Al：0.015～0.050％，Nb：0.010～0.060％，Ti：0.005～0.020％，B：0.0005～0.0020％，N：≤0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，RE：≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质；并且满足0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，Mn/(S/Ca)≤5.0，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。2.根据权利要求1所述的一种多丝埋弧焊用钢，其特征在于：所述RE为Ce或La。3.根据权利要求1或2所述的一种多丝埋弧焊用钢，其特征在于：所述钢板的化学成分还含有Mo≤0.50％、Ni：1.00％以下、Cu：1.00％以下中的一种或两种以上。4.根据权利要求1—2任一所述的一种多丝埋弧焊用钢的制造方法，其特征在于：其内容包括如下步骤：准备钢的坯料成分，其化学成分以质量计的百分比含量是：C：0.02～0.12％，Si：0.05～0.30％，Mn：0.70～1.80％，P：≤0.012％，S：0.001～0.010％，Al：0.015～0.050％，Nb：0.010～0.060％，Ti：0.005～0.020％，B：0.0005～0.0020％，N：≤0.0050％，Ca：0.0005～0.0020％，RE：≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质；并且满足0.60≤C/Ceq+Mn/10Ceq+12(Ti+RE)+80B≤1.10，Mn/(S/Ca)≤5.0，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青峰，王同良，魏旭，洪君，白福臣，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13