屈强比≤0.85的大线能量焊接低温用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.04%～0.07%，Si≤0.20%，Mn：0.8%～1.2%，P：≤0.013%，S：≤0.003%，Ni：0.35%～0.85%，Cr：0.10%～0.30%，Ti：0.008%～0.02%，Nb：0.01%～0.02%，N：≤0.005%；并满足：Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.18%，Nb≤0.358C，Ti/N在2.5～3.5；生产步骤：经脱硫冶炼后连铸成坯；铸坯加热；高压水除鳞；分段轧制；弛豫30～90秒；冷却；空冷至室温；回火处理；再次空冷至室温。本发明专利技术的屈强比≤0.85，-80℃KV2≥60J，-80℃（HAZ）≥27J，具有良好的低温韧性和焊接性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低温用钢及其生产方法，具体地属于一种屈强比彡0.85的大线能量焊接低温用钢及其生产方法。
技术介绍
随着现代科技的不断发展，各种钢结构的大型化，人们对钢的强韧性、强塑性匹配及焊接性提出了更高的要求，即在保证制造低成本的同时，大幅度提高钢板综合机械性能和使用性能。在保证抗拉强度的前提下，降低屈强比，即增加TS与YS之前的差值，才能提高钢材使用过程中的稳定性和安全性，提高钢结构的安全稳定性和冷热加工性；同时在优化成分的前提下，必须优化TMCP及热处理工艺，充分发挥合金元素各种强韧化机理作用，精细控制显微组织转变，降 低钢板韧脆转变温度Tc，才能不断提高优异的低温冲击韧性，并获得优异的焊接性。现有相关专利只是说明如何实现母材低温韧性，改善大线能量焊接性，关于大线能量焊接低温用钢专利很少，更没有涉及如何进一步降低钢板屈强比，提高安全使用性能；中国专利CN 101545077A,CN 102108467A、CN 100519809C等文献，虽确保了母材具有一定的低温冲击韧性，但是存在以下方面不足: O合金元素添加较多，Cu、Cr、Nb等成分偏高，Pcm值较高，同时添加B等元素,按说明虽可保证优良冲击韧性，但屈服强度较高，难以保证屈强比< 0.86，即钢板在使用过程中存在潜在的不稳定性和不安全性； 2)工艺较复杂，需正火或调质处理，增加制造成本； 3)未详细说明如何在保证抗拉强度前提下，降低屈服强度，即降低屈强比(US专利4855106 US 专利 4137104)； 4)没有给出C、Nb、T1、N等之间的定量关系，造成钢板低温韧性及HAZ区性能不稳定，影响钢板正常使用寿命及安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种屈强比彡0.85，-80°C冲击功KV2≥60J, -800C (HAZ)彡27J，具有良好的低温韧性和焊接性的屈强比彡0.85的大线能量焊接低温用钢及其生产方法。实现上述目的的措施: 屈强比≤0.85的大线能量焊接低温用钢，其组分及重量百分比含量为:C:0.04% 0.07%, Si ( 0.20%, Mn:0.8% L 2%, P 0.013%, S 0.003%, Ni:0.35% 0.85%, Cr:0.10% 0.30%, Ti:0.008% 0.02%, Nb:0.01% 0.02%, N..( 0.005%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；并满足:Pcm= C+ Si/30+( Mn+ Cr+Cu) /20+ Ni/60+Mo/15+V/10+5B ( 0.18%,Nb≤0.358 C, Ti/ N在2.5 3.5力学性能:屈强比≤0.85，_80°C冲击功KV2≥60J，-80°C(HAZ)≥ 27J。生产屈强比彡0.85的大线能量焊接低温用钢的方法，其步骤为: 1)经脱硫冶炼后连铸成还； 2)将铸坯加热到1100 12200C； 3)铸坯表面采用高压水除鳞至干净； 4)分段进行轧制:粗轧按照常规进行；精轧开轧温度控制在850 900°C，每道次压下率控制在不低于8%，累计压下率控制在不低于55%，终轧温度控制在760 810°C ； 5)进行弛豫，控制弛豫时间在30 90秒； 6)进行冷却，冷却速度为5 20°C/秒下冷却至460 510°C ； 7)空冷至室温； 8)进行回火处理，回火温度控制在600 650°C，回火时间按照不低于(1.0 1.3) X板厚度(毫米)，时间单位为:分钟； 9)再次空冷至室温。本专利技术的化学成分具有如下特征: C =C对TMCP+回火工艺钢板强度、低温韧性、延伸率及焊接性能影响很大，从改善钢板低温韧性及焊接性角度考虑，一般控制钢种C含量达到较低水平，但从钢板强度、显微组织控制及制造成本角度考虑，C含量也不易过低，否则会造成Aca Ac3 Arl Ar3点温度升高，奥氏体和铁素体晶粒长大速度增加，组织不易控制，若形成混晶组织会严重影响低温韧性及焊接性能；C含量如果偏高，对焊接热影响区HAZ会有很大影响，容易促成魏氏组织、上贝氏体等等影响焊接性的不良组织，同时对钢种第二相的强化机理尤其Nb、Ti等有明显影响，本专利技术综合考虑以上分析原因，设计C含量0.04% - 0.07%,同时满足上述C、Nb关系式； Mn:Mn钢中是重要的合金元素，不仅可以提高钢板强度，还可以扩大奥氏体相区，降低Ar3点温度，细化铁素体晶粒，改善钢板低温韧性，但是Mn在钢水凝固过程中容易发生偏析，高含量的Mn容易与P、S等杂质发生共轭偏析，对连铸造成困难，并在后续轧制生产过程中容易产生Μ/A岛等影响低温韧性和焊接性的不良组织，同时影响钢板屈强比，钢中MnS第二相夹杂对母材性能及HAZ区均有严重不良影响；此外，Mn还会提高钢的脆硬性，导致Pcm值增高，容易形成硬脆相，本专利技术设计Mn含量0.8% - 1.2%，在保证钢板屈强比的同时，不仅避免钢中硬脆相如Μ/A的产生，而且控制钢中硫化物在高温下聚集长大，使其细小球化，防止大线能量焊接过程中热裂纹产生； S1:Si促进钢水脱氧并能够提高钢板强度，但是Si的固溶强化损害钢板的低温冲击韧性及焊接性，同时促进Μ/A形成并长大，对屈强比影响也很明显，提高抗拉强度同时也提高屈服强度，不能有效降低屈强比，设计时考虑到须一定程度提高强度但是不损害其他方面性能，Si含量应< 0.20% ； P:P作为钢中有害夹杂对钢的低温韧性和焊接性有很大损害作用，理论上要求越低越好，但考虑到炼钢可操作性和炼钢成本，对于要求可大线能量焊接-80°C冲击韧性的钢板，P含量要求控制在< 0.013% ； S:S作为钢中有害夹杂对钢的低温韧性和焊接性同样有很大损害作用，更重要的是S在钢中与Mn结合形成MnS夹杂物，在轧制过程中易形成长条状夹杂区，同时S还是热轧过程中产生热脆性的主要元素，理论上要求越低越好，但考虑到炼钢可操作性和炼钢成本，对于要求可大线能量焊接-80°C冲击韧性的钢板，S含量要求控制在< 0.003% ；Cr:Cr是弱碳化物形成元素，添加少量的Cr可以增大裂纹穿过晶界的阻力，在提高强度的同时提高钢板的冲击韧性，本专利技术添加Cr含量范围0.10% - 0.30% ； Ni:Ni不仅可以提高铁素体相中位错可动性，促进位错交滑移，而且可以降低K3点温度，提高钢板强度、延伸率和低温冲击韧性，降低钢板屈强比，同时Ni还可以降低含铜钢的铜脆现象，减轻轧制过程中晶间开裂，提高钢板耐大气腐蚀性；从理论上讲，钢中Ni含量在一定范围内越高越好，但是Ni是一种贵重金属，本专利技术对于要求可大线能量焊接-80°C冲击韧性的钢板设计Ni含量0.35% - 0.85% ； Nb =Nb主要是进行未再结晶控制和促进低温相变组织形成，钢中Nb含量低于0.01%时不能有效发挥作用，含量高于0.03%时，大线能量焊接条件下诱发上贝氏体形成，严重损害大线能量HAZ区低温韧性，本专利技术Nb含量控制0.01% - 0.02%范围内同时满足C Nb关系式，以在TMCP+回火工艺下可获得最佳NbC沉淀析出，其尺寸可控制在(20 - 50) nm，可最大限度发挥第二相强化效果； T1:本文档来自技高网...
【技术保护点】
屈强比≤0.85的大线能量焊接低温用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.04%～0.07%，Si≤0.20%，Mn：0.8%～1.2%，P：≤0.013%，S：≤0.003%，Ni：0.35%～0.85%，Cr：0.10%～0.30%，Ti：0.008%～0.02%，Nb：0.01%～0.02%，N：≤0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质；并满足：Pcm= C+ Si/30+( Mn+ Cr+Cu)/20+ Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.18%，Nb≤0.358 C，Ti/ N在2.5～3.5力学性能：屈强比≤0.85，‑80℃冲击功KV2≥60J，‑80℃（HAZ）≥27J。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，丁庆丰，邹德辉，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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