[发明专利]一种高热输入焊接船板钢中夹杂物的控制方法

说明书

本发明是一种高热输入焊接船板钢中夹杂物的控制方法，脱氧剂的种类和添加顺序是FeSi→FeTi→Al→Mg→Ca；首先用FeSi脱氧调节钢液中的氧位，然后严格按照Ti铁—Al线—Mg线—Ca线的顺序添加，一种合金添加搅拌均匀后立即加入下一种合金，且间隔时间不超过5min。钢液中小于5μm的夹杂物所占比例大于或等于90%，夹杂物面密度大于或等于400个/mm²；夹杂物中心的主要成分为MgO或MgO·Al₂O₃，夹杂物外表面的主要成份是Ti₂O₃、MnS、CaS。本发明方法所形成的复合夹杂物兼具细小、弥散和高温热稳定性，有利于抑制焊接热影响区奥氏体晶粒长大，促进晶内铁素体生长，从而提高厚板的大线能量焊接性能。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种钢中夹杂物的控制方法，具体的说是一种高热输入焊接船板钢中夹杂物的控制方法。

背景技术

焊接研究人员发现1μm 左右的夹杂物在焊接的冷却过程中可以诱发钢中晶内针状铁素体(Acicular fetrrite, AF)形核，因细化了钢的组织而显著地改善了焊缝和热影响区的强度和韧性。这一现象随后引起了研究人员的注意，因为钢中1μm 左右的夹杂物在炼钢和浇铸的过程中难以去除，而且很多此类夹杂物形成于凝固以及其后的冷却过程中。因此，能够有效改善高热输入焊接热影响区韧性的夹杂物控制技术技术引起了众多研究人员的广泛关注。

钢中的夹杂物因其尺寸、成分、形状和自身的各种属性（如硬度、熔点等）的差异而对钢的制造过程、成品的组织和性能产生各种或好或坏的影响。尺寸较大的（如20μm 或者50μm 以上的）脆性夹杂往往易于导致轧材或轧板的表面形成缺陷，因此，人们采用各种措施以尽可能地去除这些夹杂物。尺寸很小的（如100nm 或以下的）夹杂常常被称为析出相或第二相粒子，这类夹杂物往往析出于钢的固相阶段，因能提高钢的强度（析出相强化）和钉扎晶粒在高温下（如热处理和焊接过程）的长大而被人们加以充分利用。

已有的通过控制钢中夹杂物以提高高热输入焊接性能专利文献有，如CN201010207119.8（杨健、祝凯：大线能量焊接用厚钢板中纳米析出物的控制方法，2010.06.22），CN201010122508.0（杨健、祝凯：大线能量焊接用厚钢板的夹杂物控制方法，2010.03.11）介绍了钢液在浇注过程中以Mn、Si→Al→Ti→Ca→Mg顺序添加脱氧剂，中心成分为MgO或MgO+Ti₂O₃，外表面主要成份是MnS的夹杂物，但这两种方法适合在50kg真空感应炉中进行的，没有形成在现场实际生产中行之有效的夹杂物控制方法，而且Mg脱氧剂是在出钢过程中，采取在锭模底部均匀铺垫的方式添加，不适用于现场连铸生产的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何通过钢中夹杂物的控制，使船板钢得到在钢中细小、弥散、均匀分布的细小夹杂物，有利于形成无贝氏体的焊接热影响区组织，从而提高船板高热输入焊接性能，大幅度提高焊接热影响区的韧性。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：