一種高純凈度焊條用鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊條用鋼，具體地屬于一種高純凈度焊條用鋼。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展和進(jìn)步，焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日趨向高強(qiáng)化、低溫化、大型化發(fā)展，焊縫的低溫韌性也要求具有優(yōu)良的匹配性。如對(duì)于高性能的容器、管線、橋梁鋼等工程用鋼，目前普遍所使用焊接材料H08A的焊條，焊接后的性能，尤其是低溫韌性已不能滿足需求?，F(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)的輕量化、高強(qiáng)化已成為主流，對(duì)高強(qiáng)鋼的焊接性能，尤其是低溫性能要求更高，傳統(tǒng)的手工焊條中雜質(zhì)元素含量較高(尤其是S、P、N、O等元素)。
[0003]H08A 的焊條所用鋼種(C 彡 0.10，Si 彡 0.03%，Mn:0.30 ?0.65%，Ni 彡 0.30%，Cr ^ 0.30%, Cu ^ 0.30%, P^0.025%, S 彡 0.025%)不能滿足需求的問(wèn)題。
[0004]經(jīng)檢索:
(OH08A焊條鋼的研發(fā)與生產(chǎn)。我國(guó)從1983年期陸續(xù)有H08A焊條鋼的研宄論文和專利申請(qǐng)發(fā)表。文獻(xiàn)1-20專題介紹我國(guó)一些鋼鐵公司、研宄院所的H08A焊條鋼的試制和生產(chǎn)情況，包括H08A焊條鋼的電爐、轉(zhuǎn)爐冶煉，線材軋制，工藝參數(shù)探討，問(wèn)題分析，工藝線路的調(diào)整和優(yōu)化，以及理化性能檢測(cè)和焊接試驗(yàn)。在這20篇文獻(xiàn)中，未涉及到在H08A焊條鋼基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)低S、P、Si低合金化元素的高純凈度焊接用鋼。
[0005](2)高強(qiáng)度與高韌性焊條鋼的研發(fā)與生產(chǎn)。高強(qiáng)高韌焊接材料可以在一定程度上降低焊接缺陷的生產(chǎn)概率，還可以降低工藝條件要求和生產(chǎn)成本，并能得到性能優(yōu)良的焊縫組織和強(qiáng)韌化高的焊接接頭。研制一種與母材相匹配的高性能焊接材料，并保證其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，顯得十分重要。文獻(xiàn)21-29專題介紹我國(guó)高強(qiáng)高人焊條鋼的研發(fā)和生產(chǎn)情況，包括高強(qiáng)鋼焊條、高韌超低氫焊條、管線鋼焊條、高強(qiáng)高韌埋弧焊絲、高強(qiáng)高韌低合金鋼焊條和低溫高韌焊條的研制與應(yīng)用。在這9篇文獻(xiàn)中，同樣未涉及在H08A焊條鋼基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)低S、P、Si低合金化元素的高純凈度焊接用鋼。
[0006]通過(guò)綜合對(duì)比分析，該項(xiàng)目組的“一種高純凈度焊條用鋼”課題創(chuàng)新低，即在H08A焊條鋼基礎(chǔ)上降低S、P、S1、N雜質(zhì)含量和嚴(yán)格控制B、Al、As元素及其不同強(qiáng)度級(jí)別焊條鋼的配制工藝，在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種成分簡(jiǎn)單，鋼質(zhì)潔凈度高，匹配不同的藥皮能夠生產(chǎn)500~900MPa級(jí)別的焊條，改焊條焊縫低溫性能優(yōu)良。
[0008]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種高純凈度焊條用鋼，其組分及重量百分比含量為:c:0.03?0.08%，Si ( 0.04%，Mn:0.30 ?0.60%，Ni 彡 0.10%，Cr 彡 0.10%，Cu 彡 0.10%，B:0.001 ?0.003%，P 彡 0.010%,S彡0.006%，N彡0.005%, O彡0.003%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0009]本發(fā)明中各元素控制的原因: C:含量增加，鋼的硬度和強(qiáng)度也提高，但塑性和韌性隨之下降，為了保證焊接接頭有良好的低溫沖擊韌性，控制C的范圍在0.03-0.08%O
[0010]Mn:降低鋼的下臨界點(diǎn)，增加奧氏體冷卻時(shí)的過(guò)冷度，細(xì)化珠光體組織以改善其力學(xué)性能，為低合金鋼的重要合金元素，能明顯提高鋼的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向，在制造焊條時(shí)藥皮中含有一定量的Mn。
[0011]B:微量硼能提高鋼的淬透性，但隨鋼中碳含量增加，淬透性的提高逐漸減弱以至完全消失。
[0012]S1:常用的脫氧劑，有固熔強(qiáng)化作用，提高電阻率，降低磁滯損耗，改善磁導(dǎo)率，提高淬透性，抗回火性，對(duì)改善綜合力學(xué)性能有利，提高彈性極限，增加自然條件下的耐蝕性。含量較高時(shí)，降低焊接性，且易導(dǎo)致冷脆。中碳鋼和高碳鋼易于在回火時(shí)產(chǎn)生石墨化，而焊條藥皮中含有較高的Si，因此焊芯中要嚴(yán)格控制Si含量。
[0013]P:導(dǎo)致焊接冷裂紋產(chǎn)生的重要元素之一，其在焊條鋼中要盡量減少。
[0014]S:導(dǎo)致焊接熱裂紋產(chǎn)生的重要元素之一，其在焊條鋼中要盡量減少。
[0015]N:有不明顯的固溶強(qiáng)化及提高淬透性的作用，提高蠕變強(qiáng)度，與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面滲氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蝕性，在低碳鋼中，殘余氮會(huì)導(dǎo)致時(shí)效脆性，其在焊條鋼中要盡量減少。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，成分簡(jiǎn)單，鋼質(zhì)潔凈度高，匹配不同級(jí)別要批能夠制造500~900MPa級(jí)別焊條，在保證強(qiáng)度的同時(shí)，焊縫具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0017]需要說(shuō)明的是以下各實(shí)施例鋼的成分取值并非為對(duì)應(yīng)關(guān)系，其在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)可任意取值。
[0018]實(shí)施例1
焊條鋼的組分及重量百分比含量為:c:0.076%，Si:0.021%，Mn:0.42%，Ni::0.012%，Cr:0.008%，Cu:0.011%，B:0.002%，P:0.007%, S:0.006%，N:0.0044%,余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
采用其焊條鋼制備常規(guī)J607焊條，其熔敷金屬化學(xué)成份為C:0.070%, Mn: 1.44%, S1:0
?42%, S:0.009%, P:0.015%, N1:0.33%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
用上述制備的J607焊條進(jìn)行試驗(yàn)焊接:
試驗(yàn)焊接基材:橋梁用鋼Q420，為板厚50mm等厚焊接、力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度Rel為490MPa，抗拉強(qiáng)度RmS 605 MPa, -40°C沖擊功為183J的TMCP工藝生產(chǎn)的橋梁用鋼Q420 ；采用手工對(duì)接焊，其焊接工藝規(guī)范為焊接電流170-180A，焊接電壓24V，焊接速度15cm/min，焊接線能量16_17KJ/min ;焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理，手工焊使用多層多道連續(xù)施焊；
經(jīng)檢測(cè)，其對(duì)接接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度RmS 600 MPa,冷彎性能合格，焊縫沖擊功KV2 (_40°C)為142J，熱影響區(qū)(熔合線外0.5mm)為194J?？梢钥闯?，其焊接的焊縫的力學(xué)性能與母材的力學(xué)性能匹配非常好。
[0019]實(shí)施例2
焊條鋼的組分及重量百分比含量為:c:0.064%，Si:0.017%，Mn:0.39%，Ni::0.010%，Cr:0.011%, Cu:0.008%, B:0.0021%, P:0.007%, S:0.004%，N:0.0036%,余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
采用其焊條鋼制備常規(guī)J607焊條，其熔敷金屬化學(xué)成份為C:0.072%, Mn: 1.51%, S1:0
?59%, S:0.007%, P:0.013%, N1:0.37%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
用上述制備的J607焊條進(jìn)行試驗(yàn)焊接:
試驗(yàn)焊接基材:橋梁用鋼Q420，為板厚50mm等厚焊接、力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度Rel為490MPa，抗拉強(qiáng)度RmS 605 MPa, -40°C沖擊功為183J的TMCP工藝生產(chǎn)的橋梁用鋼Q420 ；采用手工對(duì)接焊，其焊接工藝規(guī)范為焊接電流170-180A，焊接電壓24V，焊接速度15cm/min，焊接線能量16_17KJ/min ;焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理，手工焊使用多層多道連續(xù)施焊；
經(jīng)檢測(cè)，其對(duì)接接頭力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度RmS 610 MPa,冷彎性能合格，焊縫沖擊功KV2 (_40°C)為182J，熱影響區(qū)(熔合線外0.5mm)為207J。可以看出，其焊接的焊縫的力學(xué)性能與母材的力學(xué)性能匹配非常好。
[0020]實(shí)施例3
焊條鋼的組分及重量百分比含量為:c:0.064%，Si:0.017%，Mn:0.39%，Ni::0.010%，Cr:0.011%, Cu:0.008%, B:0.0021%, P:0.007%, S:0.004%，N:0.0036%,余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
采用其焊條鋼制備常規(guī)J757焊條，其熔敷金屬化學(xué)成份為C:0.078%, Mn: 1.81%, S1:0
?53%, S:0.006%, P:0.011%, N1:1.50%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
用上述制備的J757焊條進(jìn)行試驗(yàn)焊接:
試驗(yàn)焊接基材:為板厚16.3mm等厚焊接、力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度Rel為662MPa，抗拉強(qiáng)度匕為760 MPa, -20 °C沖擊功為307J的管線鋼X90 ；
采用手工對(duì)接焊，其焊接工藝規(guī)范為焊接電流170-180A，焊接電壓24V，焊接速度15cm/min，焊接線能量16_17KJ/min ;焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理，手工焊使用多層多道連續(xù)施焊；