[发明专利]一种含铝的适合于大线能焊接的低合金钢板的制造方法

说明书

一种含铝的适合于大线能焊接的低合金钢的冶炼方法，通过转炉、LF精炼及RH处理后，获得钢液成分以重量比例计，自由氧≤15PPm，P≤0.008％，Cu≤0.30％，Ni≤0.30％，Mo≤0.06％，V≤0.06％，S：≤0.003％，B≤0.0008％，Cr≤0.30％，Alt≤0.007％，C：0.03～0.07％，Mn：1.30～1.60％，Si：0.15～0.30％，Ti：0.011％～0.022％，[N]:35～60ppm，Nb：0.015～0.025％，其余为Fe及钢中不可避免之杂质元素。以此钢液为原料生产的铸坯，可用TMCP工艺轧制大线能焊接用厚钢板，工艺简单，生产连续性好，成分控制准确，成品大线能焊接性能可靠，且满足了部分低合金钢板强制要求铝含量下限的要求。

技术领域

本发明涉及一种含铝的适合于大线能焊接的低合金钢的冶炼方法，属于低合金钢制造领域。

背景技术

焊接是钢结构最主要的连接方式。钢板在焊接过程中，由于焊接热循环的作用，焊接热影响区会发生组织和性能的变化，尤其是低温韧性会大大降低。为保障钢结构焊接接头质量，传统的结构用钢一般都需要严格限定焊接线能量、执行焊道布局、控制层间温度，有时还必须进行焊前预热。虽然通过严格的规范化作业能够有效保障焊接结构件的可靠性，但也大幅限制了焊接作业效率，从而限制了钢结构制造效能。

在经济发展迅速、各种钢结构建造需求越来越多、钢结构也越来越趋于大型化因而对厚钢板的焊接作业量日益增加的情况下，出现了对大线能焊接用钢材的研究。目前对大线能焊接用钢材的研究，主要包含了三方面的研究：其一是通过控制合金元素和碳当量、抑制焊接热影响区尽可能不过度硬化和少出现M-A相；其二是通过高洁净化控制和HAZ区组织多界面化，减少杂质元素在界面的偏聚对HAZ区低温韧性的影响；其三是钢材基体以及相应的HAZ区相组成要具备良好的韧性。

目前大线能量焊接也存一些不足。这是因为在大的焊接线能量下，HAZ高温长时间停留的劣化区更宽，在融合线及相邻区域，由于所经历温度更高，停顿时间更长，再热奥氏体粗化的程度更加严重，在后续降温过程中转变的组织更加粗大，带来的韧性降低更显著。由于杂质元素总量可以通过洁净化冶金控制，因此关键问题就变成了如何改进HAZ劣化区的组织结构。因此，主要从三个方面着手该问题：其一是控制再热奥氏体不过度粗化(以使相变后的晶粒尺度符合期望)；其二是控制再热奥氏体晶界不出现粗大的晶界铁素体(网)；其三是控制再热奥氏体在降温过程中晶内发生多点形核传质诱发相变从而使由晶界形核的侧板条铁素体变短，且被晶内同步相变组织分割，形成更复杂的多晶契合结构。基于这种设计思想，有学者和工程师引入了以弥散析出的TiN等粒子在再热过程中不全部回溶，残余氮化物达到临界尺度有效钉轧奥氏体晶界的方法，抑制奥氏体粗化。

文献1“公开号CN1962916A”就是基于这种原理。但是该文献仅考虑以未溶的TiN粒子抑制HAZ区奥氏体粗化，没有考虑奥氏体晶内诱导形核相变，在大线能焊接时对HAZ韧性的改善有限。

文献2“公开号CN103343284A”也是想利用未溶的TiN来抑制HAZ区奥氏体粗化，其除了没有考虑奥氏体晶内诱导形核相变细化外，所用的Nb、Ti含量很高，会带来铸坯质量问题，而且经济性不好。另外，过高的Ti和N含量，已经可以使钢水在液态析出TiN，这样的TiN颗粒粗大，对钢板母材的均质性有较大影响，可靠性不好。

文献3“CN104498827A”通过控制低碳当量和低P、S来提升母材性能，以此来保障HAZ区也有好的韧性，不能够完全保障大线能焊接条件下的HAZ区韧性。