[发明专利]一种高强度超大线能量焊接船体用钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高强度超大线能量焊接船体用钢的生产方法。

背景技术

随着世界造船业的迅猛发展，生产高强度具有优良焊接性能(大线能量焊接)的船用钢已呈趋势，大线能量焊接是指线能量大于50KJ/cm的焊接，与传统的小线能量船体焊接相比，大线能量焊接具有焊接速度快、焊接施工道次少等优点，显著提高了焊接施工效率，节省了焊接建造成本。目前国内的高强度船体用钢普遍只能使用低于50KJ/cm线能量焊接，武钢和舞阳钢铁公司进行了大线能量钢的研究，武钢开发的大线能量钢通过降低C含量加入合金Ni，改善HAZ的韧性，但焊接时仍需要进行预热处理，舞阳钢铁公司采用JFE EWEL技术，通过氧化物冶金和低Ceq成分设计开发了大线能量焊接钢，国外主要是日本在大线能量船板方面的研究较多，日本开发的大线能量钢YP390，已在日本造船行业广泛应用，主要采用HTUFF技术，其核心是利用高熔点氧化物质点细化HAZ组织。由此可知，目前国内及日本生产大线能量钢需要较高的生产控制技术，生产成本较高。

CN101812639A公开了一种高强度大线能量焊接船体用钢及其生产方法，其成分质量百分比为：C 0.06-0.10％、Si0.1 0～0.25％、Mn 0.9-1.15％、Nb 0.01～0.03％、Ti0.010-0.020％，Al 0.015～0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。随着技术的发展，对船体用钢的焊接要求越来越高，该专利申请产品由于合金元素含量少，已不能满足日益增长的需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高强度超大线能量焊接船体用钢的生产方法，该方法生产的钢强韧性匹配优良，具有强度高、优良的低温韧性、高Z向性能以及能承受超大线能量(≥500kJ/cm)，本发明方法制造的钢板合金含量低，从而生产成本低，适用于船体的生产。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度超大线能量焊接船体用钢的生产方法，所述钢以重量百分数计由以下组份组成：C：0.05～0.07，Mn：1.2～1.6，Si：0.4～0.6，Ni：1.5～1.7，Cr：0.7～0.9，V：0.01～0.03，Ti：0.05～0.15，P≤0.020，S≤0.015，O：0.001～0.005，Als：0.005～0.025、Mo：0.2～0.4，其余为Fe及不可避免的杂质，所述制备方法包括以下步骤：钢水脱硫处理、转炉或电炉冶炼、钢包炉或钢包吹氩精炼、连铸、轧制成板，其中转炉或电炉冶炼时，钒铁、镍铁、钛铁在炉前随废钢加入；在精炼期加入铬铁和钼铁，使钢中的化学成份满足所述钢板的成份的要求，其中连铸时进入结晶器的钢水温度控制在1530～1550℃，所述轧制成板包括：开轧温度1200～1220℃，控轧末三道累计压下率≥42％，终轧温度880～900℃。

本发明中化学组分的作用原理如下：

一般情况下，C对强韧性及其组织组成有较大的影响，对钢板的工艺性能也有一定的影响，本发明控制的含量范围能很好保证钢板的强韧性。Si和Mn元素在钢板中具有脱氧作用和合金化作用，并有强化韧性的作用。Ni有利于提高金属的韧性尤其是低温冲击韧性，降低脆性转变温度。钢板中含一定的Cr元素有利于提高针状铁素体含量，并有细化铁素体晶粒的作用，有助于热处理后性能维持在较高的水平，并且Cr合金还是一种非常便宜的资源，有利于降低钢板的生产成本。V元素能有效提高强度。Ti能控制先共析铁素体的析出，提高晶内针状铁素体含量。Mo能提高钢的性能及焊接时焊缝的性能。微量的O、Als将会促使钢板中产生以尺寸为1μm以下的氧化物夹杂作为针状铁素体的形核质点，这样的氧化物夹杂可提高钢板的强韧性。

本发明对合金元素的加入顺序，是以脱氧为目的的元素先加，合金化元素后加。易氧化的贵重合金应在脱氧良好的情况下加入，即应在Fe-Mn、Fe-Si等脱氧剂全部加完以后再加，以减少烧损。难熔的不易氧化的合金如Fe-Cr、Fe-V、Fe-Ni等可加在转炉或精炼炉内。其它合金均加在钢包内。

本发明具有如下有益效果：

1）通过合理的组份及配比，低合金元素设计，生产出的高强钢具备优良的强韧性匹配，具有高强度(R_m≥650MPa)和优良的低温韧性(-20℃Akv≥230J)。