一种抗大线能量焊接用高强钢及其制造方法

本发明涉及金属冶金，尤其涉及一种抗大线能量焊接用高强钢及其制造方法。

背景技术：

1、随着气电立焊焊接技术的日渐成熟，其在高层建筑、桥梁、大型船舶、集装箱、压力容器等很多行业的应用越来越广泛，明显降低了工人的劳动强度和提高工作效率。但是，随着使用环境的逐渐复杂和成本竞争越来越激烈，现有钢种难以同时满足抗大线能量焊接和低温韧性使用的要求。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种抗大线能量焊接用高强钢及其制造方法，能够同时满足抗大线能量焊接和低温韧性使用的要求。

2、本发明提供了一种抗大线能量焊接用高强钢及其制造方法。

3、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

4、本发明提供的抗大线能量焊接用高强钢的成分设计以c+mn系为基础，仅添加ti、v微合金化，通过钢水弱氧化氛围，对mns进行改性，并形成细小的含tiox高温复合氧化物，细化晶粒，可提高改善特厚建筑钢的低温韧性和抗大线能量焊接性能。具体地，通过c、mn元素的合理搭配，不仅提高了特厚板的强度，也可控制其低温韧性，还可防止出现由于碳当量过高影响其焊接性情况的发生。综合考虑性能要求，c的含量为0.10～0.14％，mn的含量为1.65％～1.90％。

5、此外，si可提高钢板及焊接接头的强度，但其过高会影响钢的低温韧性和表面质量，因此，si的含量为0.10～0.45％。

6、p、s、n在钢中作为杂质元素是不可避免的，但其对钢板的焊接性、低温韧性、热加工性等是有害的，因此，其含量越低越好，p的含量≤0.015％，s的含量≤0.005％，n的含量≤0.005％。

7、al是重要的脱氧元素，极易在钢中形成大量al2o3夹杂物影响钢的质量和性能，为避免影响ti氧化物形成不采用al材料脱氧，采用硅、锰脱氧和钛的二次脱氧，严格控制als的含量≤0.008％。

8、v是重要的微合金化元素，其会与c、n反应形成碳氮化合物，在钢板轧后堆垛缓冷过程中析出，有利于提高特厚钢的强度和改善其低温韧性，因此，v的含量为0.020～0.050％。

9、ti是在钢水中存在一定自由[o]元素时添加，并与自由[o]形成ti2o3氧化物，ti2o3熔点较高，细小弥散分布在铸坯中，在铸坯加热时可阻止原奥氏体粗化，在钢板大线能量焊接过程中作为形核核心促进针状铁素体形成，进一步细化焊接热影响区晶粒，改善焊接热影响区的低温韧性。但过量的ti及o含量均恶化钢板及焊接热影响区的低温韧性。因此，ti的含量为0.030～0.050％。

10、综上所述，本发明提供的抗大线能量焊接用高强钢通过采用低碳成分设计，辅以微量ti氧化物冶金，在冶炼过程严格控制各阶段自由[o]含量，并控制钛铁添加顺序和节点，以更好的促进tiox形成，在铸坯和钢板中均形成细小弥散分布含tiox复合氧化物，这些含tiox复合氧化物不仅在铸坯加热过程中阻止原奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒作用。在大线能量焊接过程中，这些弥散分布含tiox复合氧化物促进针状铁素体形成，达到抑制焊接热影响区晶粒粗化的作用，细化焊接热影响区晶粒，从而明显改善大线能量焊接热影响区的-40℃低温韧性，使本发明提供的抗大线能量焊接用高强钢具有抗大线能量焊接特性。通过严格控制低s含量(≤0.005％wt)和ti氧化物冶金，使因mn含量偏高带来的长条状mns改性为短棒状或圆状，通过夹杂物变性来改善夹杂物的形态、大小和分布，从而达到改善本发明提供的抗大线能量焊接用高强钢低温韧性的目的。厚度为90-100mm的高强钢板在acc弱冷结束后快速下线堆垛缓冷，确保钢板表面下线温度不低于400℃，钢板堆垛缓冷过程中促进第二相v(c，n)析出，从而进一步改善特厚钢板的强韧性匹配。

技术特征：

1.一种抗大线能量焊接用高强钢，其特征在于，该钢的化学成分按重量百分比含量包括：c:0.11～0.15％、si:0.15～0.45％、mn:1.65～1.95％、ti:0.030～0.050％、v:0.020～0.050％、als≤0.008％、n≤0.0050％、cr≤0.10％、p≤0.015％、s≤0.005％，余量为fe及不可避免杂质元素。

2.如权利要求1所述的抗大线能量焊接用高强钢，其特征在于，该钢的屈服强度rel≥420mpa、抗拉强度rm≥550mpa，屈强比≤0.80，延伸率a≥23％、冲击韧性-40℃kv2≥100j，≤200kj/cm大线能量焊接热影响区冲击韧性-40℃kv2≥47j。

3.如权利要求1所述的抗大线能量焊接用高强钢，其特征在于，该钢的厚度范围为90-100mm。

4.一种抗大线能量焊接用高强钢的制造方法，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的抗大线能量焊接用高强钢的制造方法，其特征在于，所述按照如权利要求1-3中任一项所述的抗大线能量焊接用高强钢的化学成分冶炼连铸得到铸坯，包括：

6.如权利要求4所述的抗大线能量焊接用高强钢的制造方法，其特征在于，所述对所述铸坯进行加热，包括：

7.如权利要求4所述的抗大线能量焊接用高强钢的制造方法，其特征在于，所述对加热后的坯料进行轧制，包括：

技术总结本发明公开了一种抗大线能量焊接用高强钢及其制造方法。该钢的化学成分包括：C:0.11～0.15％、Si:0.15～0.45％、Mn:1.65～1.95％、Ti:0.030～0.050％、V:0.020～0.050％、Als≤0.008％、N≤0.0050％、Cr≤0.10％、P≤0.015％、S≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质元素。在冶炼过程控制自由[O]含量，更好的促进TiOx形成，在铸坯和钢板中形成细小弥散分布含TiOx复合氧化物，不仅在铸坯加热过程中阻止原奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒作用。在大线能量焊接过程中，这些复合氧化物促进针状铁素体形成，达到抑制焊接热影响区晶粒粗化的作用，改善了大线能量焊接热影响区的‑40℃低温韧性，使该钢具有抗大线能量焊接特性。通过控制低S含量和Ti氧化物，使因Mn含量偏高带来的长条状MnS改性为短棒状或圆状，通过夹杂物变性来改善夹杂物的形态、大小和分布，从而改善了该钢的低温韧性。技术研发人员：丁庆丰,陈德才,吴腊珍受保护的技术使用者：湖北汽车工业学院技术研发日：技术公布日：2024/6/13