[发明专利]一种用于大线能量焊接用微合金钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于船板、海洋平台等用微合金钢生产技术领域，更具体地说，涉及一种用于大线能量焊接用微合金钢及其生产方法，在大型造船、海洋石油钻井平台等大线能量焊接等生产领域具有广阔的应用前景。

背景技术

船板、海洋平台等用微合金钢通常采用大线能量焊接技术，而大线能量焊接时钢板与焊接熔合线部分的低温冲击性能对于保证其安全使用及使用寿命至关重要。现有技术中，为了提高钢板与焊接熔合线部分的低温冲击性能，在船板、海洋平台等用微合金钢生产过程中通常加入能够提高低温冲击性能的V、Nb、Ni、Al、Ti等贵重微量元素，但其不足之处在于钢中加入的微量元素V、Nb、Al、Ti价格昂贵，从而使生产成本居高不下，同时Al、Ti属活泼金属元素，易与钢中的氧反应生成高熔点氧化夹杂物，难以去除，污染钢水，从而影响连铸正常生产。

为了有效降低船板、海洋平台等用微合金钢生产成本，减少微量合金Al、Ti加入对钢水质量的影响，同时又能有效地提高和改善大线能量焊接时，钢板与焊接熔合线部分的低温冲击性能，国内北科大、东北大学等院校开始重点研究氧化物在钢中的冶金作用。其主要作用机理是通过外加金属锆、镍镁合金，使其与钢中的氧反应生成锆、镁的氧化物，在船板、海洋平台等微合金钢采用大线能量焊接时，钢中的氧化锆、氧化镁能够促使钢板与焊接熔合线边缘的铁素体生成针状铁素铁，抑制晶粒长大，从而有效改善和提高钢板与焊接熔合线部分的低温冲击性能，减少微合金钢中Ni、Nb、V等贵重合金用量，降低船板、海洋平台等微合金钢生产成本。但金属锆、镍镁合金价格高达10万元/t以上，同时金属锆在使用过程易发生爆炸，存在安全隐患，从而限制了该项研究成果在实际生产中的推广应用。

经大量实验研究表明，金属Mg的氧化物具有金属锆、镍镁合金氧化物在船板、海洋平台等微合金钢采用大线能量焊接时，抑制铁素体晶粒长大和促使针状铁素铁生成，从而有效改善和提高钢板与焊接熔合线部分低温冲击性能的作用，且相比金属锆、镍镁合金的价格，金属Mg价格更低，生产成本更低。但金属Mg的活泼性极强，其熔点和汽化点比金属钙更低，使用过程中与钢水反应更加激烈，产生喷溅更严重，同时钢水中Mg含量的控制难度更大，从而限制了金属Mg的使用功效，这也是目前导致金属Mg未能在船板、海洋平台等微合金钢生产中推广使用的主要原因。

基于以上问题，国内外已有大量研究者将研究方向转为微合金钢的镁合金化处理方面，以期通过该手段在有效降低生产成本的基础上，提高微合金钢在大线能量焊接时的低温冲击韧性。如，中国专利申请号为201210284441.X的申请案公开了一种可大热输入焊接的低温钢板的生产方法，该申请案的生产方法包括：铁水预处理→复吹转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→喂丝→连铸，LF精炼造白渣，钛铁在RH工位加入，待钢水温度达到1570～1600℃和钢水溶解氧含量达到20～80ppm后，破空并向钢水中以4～6米/秒的速度喂入200～400米镁合金或钙合金包芯线，经连续铸造得到连铸坯，连铸坯经再加热保温后，通过控制轧制和控制冷却，即可得到可大热输入焊接的低温钢板。该钢板低温韧性优异，-80℃夏比冲击功>47J，经热输入量500～600kJ/cm焊接后热影响区的-60℃夏比冲击功>47J，可广泛适用于船舶、低温压力容器、海洋平台等能源建设工程领域。

又如，中国专利申请号为201610532109.9的申请案公开了一种萤石-镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺，该申请案的包芯线包括外层和包芯，外层为低碳钢，厚度为0.5～1.0mm，包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为萤石，缓释剂占包芯含量的5～90％，钝化镁粒占包芯含量的10～95％，将该申请案的包芯线喂入钢液中可有效减少镁的汽化损耗，有利于提高钢水中镁的吸收率，实现镁含量的精确控制。但上述两申请案中镁的损耗仍相对较多，喷溅严重，且含镁包芯线的喂线量较大。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有船板、海洋平台等用微合金钢的生产成本相对较高，且采用大线能量焊接时，钢板与焊接熔合线部分的低温冲击性能难以满足使用要求的不足，提供了一种用于大线能量焊接用微合金钢的生产方法。采用本发明的生产方法生产所得微合金钢能够满足大线能量焊接时对钢板与焊接熔合线部分低温冲击性能的要求，且其生产成本较低，便于推广应用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：