[发明专利]一种低成本可大线能量焊接高强高韧钢板的制造方法

说明书

本发明公开了一种低成本可大线能量焊接高强高韧性钢板的制造方法。在电炉或者转炉冶炼时进行Al脱氧，并控制钢板中Al≥0.04％，N/Al＜0.1；将连铸坯再加热950℃～1100℃，然后进行轧制，第一阶段轧制累积变形量≥60％，轧制变形速度＜1m/s，终轧温度≥900℃；第二阶段轧制变形温度≤830℃，道次间隔时间≤10s，累积变形量≥30％；第三阶段开轧温度为Ar₃+20℃，终轧温度为Ar₃‑40℃。钢板的冷却速度为5～15℃/s。本发明的有益效果是钢板生产工艺简单、钢材成本低廉，可广泛的应用于低温容器储罐、低温船板和高寒地区使用的高强度钢。

技术领域

本发明涉及高韧钢板领域，特别提供了一种低成本可大线能量焊接高强高韧钢板的制造方法。

背景技术

随着我国的经济发展，需要大量的低温钢板制造液化石油液氨、液氧、液氮等生产储存容器以及在寒冷地区服役的船舶。在低温环境下，材料的韧性急剧降低，极易发生脆性断裂事故，因此对于低温服役环境下用材料的低温韧性和安全性提出了更高的要求，以保证储罐和船舶在使用过程中的可靠性和安全性。并且，随着储罐结构、船舶和工程结构的大型化，钢板尺寸规格的不断增加，焊接占制造成本的比重越来越大，要求这类钢板能够采用大线能量焊接的方法进行焊接，从而降低制造成本。

改善钢板的低温韧性的方法很多，其中之一是添加一定含量的Ni元素。Ni为非碳化物形成元素，可以扩大奥氏体相区，在不降低强度的情况下能够提高材料的低温韧性。例如，瑞典专利SE442642“低合金高强度焊接钢”，其主要化学成分为0.07～0.11％C、0.5～0.9％Ni，还必须有Cr、Cu、Mo、V、Ti等合计元素，该钢板能够在-50℃的海水腐蚀环境下使用。又如，日本专利“一种低温高强度钢板的生产方法”，通过对含1.0-4.0％Ni、0.005-0.05％C的低合金钢进行轧制、快速冷却、回火热处理，获得优异的-40℃的低温韧性。然而，Ni是非常昂贵的元素，Ni的添加使材料的成本大幅度的上升；另一方面Ni会使碳当量增加，降低焊接性。而且大幅度添加Ni，在连铸坯和钢板表面产生粘着的氧化皮，如采取的措施不得力，轧制过程中钢板表面将产生氧化皮缺陷，需要考虑钢板表面修正工序的问题。

在C、Mn为基础，同时在钢中添加少量的Nb、V和Ti等微合金元素，并利用控制轧制和控制冷却工艺(TMCP+ACC)，同样可以提高钢板的低温韧性。采用此方法，专利CN103667915“一种具有良好低温韧性的热机械控制钢板及其制造方法”，其主要化学成分为0.01～0.08％Mo，0.01～0.02％Ti，0.02～0.04％Nb，0.03～0.07％V，其控制轧制工艺要点:再加热温度为1100～1180℃，精轧温度为830～900℃，终轧温度790～859℃，采用轧后水冷，生产了一种满足-40℃冲击功大于200J使用要求的优异低温韧性钢板；新日铁住金株式会社申请的专利CN103328669A“变形性能和低温韧性优良的高强度钢板、高强度钢管及它们的制造方法”中钢板的主要成分为0.01～0.05Nb％，0.005～0.030％Ti，制备了一种由铁素体和马氏体/贝氏体的复相组织，与钢板轧制方向成45°的兰克福特值和板宽度方向的兰克福特值大于1.0的钢板。但Nb、V和Ti合金元素的添加将导致碳当量的增加，在大线能量焊接条件下(焊接热输入≥50kJ/cm)形成粗大的晶界铁素体和粒状贝氏体组织，热影响区的低温韧性降低；另一方面，合金元素的添加导致制造成本增加。