[发明专利]一种适于大线能量焊接的屈服强度460MPa级钢板及其制造方法

说明书

本发明属于低合金高强度钢技术领域，特别涉及一种适于大线能量焊接的屈服强度460MPa级钢板及其制造方法。钢板化学成分按质量分数包括C 0.05～0.10％，Si 0.1～0.3％，Mn 1.0～1.7％，Nb 0.01～0.05％，Ti 0.005～0.025％，P 0.001～0.008％，S 0.001～0.005％，Cu 0.1～0.5％，Ni 0.1～0.5％，B 0.0005～0.0025％，N 0.001～0.005％，O 0.001～0.005％，Al 0.001～0.015％，Ca 0.0005～0.005％，以及Zr 0.001～0.015％、REM 0.001～0.015％中的一种或两种，余量为Fe；钢板中尺寸为0.5～5μm的夹杂物中，Ti‑Ca‑Mn‑O‑S复合夹杂物数量占10％以上，并具有特殊的成分组成。钢板制备步骤包括，出钢时加入硅锰和钛铁，LF和RH精炼中喂钙线、锆线或稀土线；采用两阶段控制轧制和控制冷却。本发明钢板在200～400kJ/cm焊接线能量下，热影响区‑40℃冲击韧性≥100J。

技术领域

本发明属于低合金高强度钢技术领域，特别涉及一种适于大线能量焊接的屈服强度460MPa级钢板及其制造方法。

背景技术

随着经济社会的发展，高层建筑、能源储运、船舶和海洋工程等各领域的结构构造不断向高强度化和大型化发展，所需钢板的强度和厚度大幅度增加，生产规模极速扩大，通常建造这类大型结构的焊接工作量约占总工作量的30～40％。由此，在保证焊接质量的前提下，如何提高焊接效率是实现低成本节约型快速制造的关键。在此背景下，大型钢制结构的建造逐渐采用能够实施大线能量焊接的单道次焊接工艺技术，使制造效率大幅度提高。而传统钢材在大线能量焊接条件下将出现焊接接头的性能严重恶化，成为制约生产效率及工程质量可靠性的关键问题。因此,可承受大线能量焊接的高强度钢材的开发成为目前国内钢铁行业十分迫切的任务。

公开号为CN103114241A的发明专利公开了一种可大线能量焊接的热轧态屈服强度460MPa级钢板，其特征是通过高N、低Ti/N比例的成分设计，以及Ni和Cu的复合添加，得到大量弥散分布的TiN粒子，提高大线能量焊接HAZ韧性。公开号为CN103320692A的发明专利公开了一种超高韧性优良焊接性HT550钢板及其制造方法，其特征是采用超低C-高Mn-Nb微合金化-超微Ti处理的成分体系，控制Ti/N、Ni/Cu、Ca/S比例，通过优化TMCP工艺，钢板强度≥460MPa，可承受大热输入焊接。公开号为CN101050502A的发明专利公开了一种大线能量焊接高强度船板钢及其制造方法，其特征是保持钢水中氧含量在10～600ppm，用Ti脱氧后加入Ca、Mg、Zr中的一种，再用Al线终脱氧后加入B，经轧制弛豫和在线冷却后抗拉强度400～800MPa，抗大线能量焊接。公开号为CN103695777A的发明专利公开了一种焊接热影响区韧性优异的厚钢板及其制造方法，其特征是采用合适的成分设计，包括Ti、Al、Ca、REM、Zr脱氧元素，并对夹杂物的数量和形状进行合理控制，改善大线能量焊接性能，抗拉强度≥510MPa。公开号为CN102605248A的发明专利公开了一种大线能量焊接厚钢板及其制造方法，其特征是钢液脱氧顺序是Mn、Si→Al→Ti，最后加入Ca和/或REM，并通过添加Fe₂O₃粉控制Ca或REM脱氧的氧位，形成Ca或REM的氧化物和硫化物，提高大线能量焊接性能。公开号为CN105256095A的发明专利公开了一种大热输入焊接热影响区性能优异的钢板的冶炼方法，其特征是采取合适的氧含量控制和合金元素控制技术，通过对钢中Ti/O和(Mg+Zr)/(Ti+Al)的合理控制，形成尺寸小于1μm的Mg-Ti、Zr-Ti、Mg-Zr-Ti复合夹杂物，提高大热输入焊接性能，钢板抗拉强度≥550MPa。