專利名稱：低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低裂紋敏感性鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于屬低合金高強鋼制造領(lǐng)域，特別涉及一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低裂紋敏感性鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
由于能夠簡化焊接工藝和提高焊接效率，低焊接裂紋敏感性鋼廣泛應用于水電站壓力鋼管、工程機械、鐵路、橋梁及高層建筑等對焊接性要求較高的領(lǐng)域。目前，610MPa級別鋼板(抗拉強度> 610MPa，屈服強度> 500MPa)是市場上應用量最大的品種之一，該類鋼板一般只能滿足_20°C沖擊功要求(D級)；但隨著極寒地區(qū)能源工程建設的興起，市場急需能夠滿足_60°C沖擊功(F級)要求的鋼板，以保證工程結(jié)構(gòu)安全。在本發(fā)明前，專利CN1396294、CN101096738、CN1932063 和 CN101096738 涉及的鋼
種普遍采用調(diào)質(zhì)或回火等熱處理工藝生產(chǎn)，能耗及成本高，且在保證板型和表面質(zhì)量方面投入大。專利CN101481774采用熱機械軋制及控制冷卻技術(shù)，省去了后續(xù)熱處理過程，縮短了生產(chǎn)流程；但同時該專利技術(shù)有以下兩個缺點1)精軋開軋溫度過低，軋機負荷大，板形控制難度大；2)添加的硼(B)容易發(fā)生偏聚，常常會導致鋼板化學成分不均勻和性能不穩(wěn)定，影響成材率。此外，上述專利鋼種只能滿足D級沖擊韌性要求。專利CN 101619423A公開了一種高強韌低屈強比易焊接結(jié)構(gòu)鋼板及制造方法，雖然其沖擊韌性可滿足_40°C要求 (E級)，但由于其焊接裂紋敏感性指數(shù)高達O. 21%，因此并不屬于低裂紋敏感性鋼。綜上，目前市場上還沒有能夠滿足F級沖擊韌性要求的低裂紋敏感性鋼板，尤其是強度610MPa級別鋼種。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低裂紋敏感性鋼板及其生產(chǎn)方法。該發(fā)明鋼板綜合性能優(yōu)良，抗拉強度> 610MPa、屈服強度> 500MPa、Akv-60°C彡178J、 焊接裂紋敏感指數(shù)Pcm ( O. 18%、抗裂性能好、冷熱加工能力好，可應用于極寒地區(qū)能源工程建設。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案本發(fā)明提供的低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板包括的化學成分 (按重量百分比)C O. 05 O. 09%，Si O. 15 0·30%，Μη I. 40 I. 70%，Ρ 彡 O. 015%， S ^ O. 007 %, Ni O. 10 O. 15 %，Cr O. 10 O. 18 %，Mo O. 10 O. 20 %，Nb O. 02
O.04%, V O. 02 O. 05%, Ti O. 01 O. 02%, Al ( O. 03%, N O. 003 O. 007，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)；鋼的化學成分還必須滿足Ti/N在2. O 3. O之間；Pcm = C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 彡 O. 18 %。發(fā)明鋼中各化學元素限定量的理由詳述如下C :雖可提高強度，但對焊接性能和低溫韌性不利，含量越高，焊接性能越差；降低含量既可降低Pcm指數(shù)，也可提高焊接性能，因此本發(fā)明C含量控制為O. 05 O. 09%。Si :主要以固溶強化形式提高鋼材強度，但過多加入會導致鋼的韌性降低，本發(fā)明 Si含量控制為O. 15 O. 30%。Mn:提高強度和韌性的有效元素，對貝氏體轉(zhuǎn)變有極大的促進作用，在低碳條件下效果更顯著。但Mn含量過高，如大于2%時對韌性有害，本發(fā)明Mn含量控制為I. 40
I.70%。P、S :雜質(zhì)元素，本發(fā)明P、S含量控制為P彡O. 015%, S彡O. 007%。Nb :顯著提高奧氏體非再結(jié)晶溫度，同時能細化晶粒，改善鋼材的強度和韌性；極微量的Nb就能顯著細化鋼板晶粒并提高強度，本發(fā)明Nb含量控制為O. 02 O. 04%。Ti :主要作用是固氮，形成一定數(shù)量和尺寸TiN粒子來抑制焊接過程中粗晶熱影響區(qū)奧氏體晶粒的粗化，達到改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性；其含量控制在O. 01 O. 02% 較適宜。N :主要作用是與Ti結(jié)合生成一定數(shù)量和尺寸TiN粒子來改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性；其含量控制在O. 003 O. 007%，且Ti/N重量比在2. O 3. O之間效果最好。Ni :主要用于改善低溫韌性。作為貴重元素，含量過高時導致煉鋼成本大幅增加， 本發(fā)明Ni含量控制為O. 10 O. 15%。Cr、Mo :提高鋼的淬透性以提高鋼的強度，根據(jù)強度要求，本發(fā)明Cr、Mo含量控制為 Cr O. 10 O. 18%, Mo O. 10 O. 20%。V :強碳化物形成元素，通過細化晶粒與碳化物的形成提高鋼材強度，本發(fā)明V含量控制為O. 02 O. 05%。Al :可減少M-A組元數(shù)量及尺寸,減少固溶N量；其含量控制為< O. 03%。Pcm:焊接裂紋敏感指數(shù)，是反映鋼的焊接冷裂紋傾向的判定指標，本發(fā)明鋼的焊接裂紋敏感指數(shù) Pcm (C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B) ( O. 18%，焊接施工時不需要預熱。一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板的生產(chǎn)方法，包含以下步驟I)冶煉及連鑄采用潔凈鋼生產(chǎn)工藝按以下質(zhì)量百分比冶煉C O. 05 O. 09%, Si O. 15 O. 30%, Mn I. 40 I. 70%, P 彡 O. 015%, S 彡 O. 007%, Ni O. 10 O. 15%, CrO. 10 O. 18%, Mo O. 10 O. 20%, Nb O. 02 O. 04%, V O. 02 O. 05%, Ti O. 01 O. 02%, Al ^ O. 03%, N O. 003 O. 007%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)；2)加熱軋制前鋼坯的加熱溫度為1150 1200°C ;加熱溫度不宜過高，否則會導致原始奧氏體晶粒尺寸粗大，惡化成品鋼板的性能；3)軋制本發(fā)明采用兩階段控制軋制(粗軋+精軋)工藝；粗軋溫度為1050 1100°C，累計壓下率彡50% ;精軋開軋溫度為840 880°C，精軋結(jié)束溫度為800 850°C， 累計壓下率> 60%,單道次壓下率> 15% ；4)冷卻鋼板進入加速冷卻裝置，以10 25°C /s的速度冷卻至400 500°C，然后鋼板出水后空冷至室溫。本發(fā)明的有益效果(I)本發(fā)明鋼板通過合理的成分和軋制工藝設計，在保證焊接冷裂紋敏感指數(shù)(Pcm ^ O. 18% )和高強度(抗拉強度彡6IOMPa ;屈服強度彡500MPa) 的前提下，獲得了優(yōu)良的低溫韌性，其Akv-60°C彡178J，Akv-80°C彡128J ； (2)本發(fā)明采用熱機械控制軋制與控制冷卻技術(shù)(TMCP+AcC)，不需進行任何額外熱處理工藝，簡化了生產(chǎn)工序，降低了生產(chǎn)成本；(3)本發(fā)明鋼板綜合性能優(yōu)良，兼顧了高強度、優(yōu)良低溫韌性、低焊接裂紋敏感性，可廣泛應用于極寒地區(qū)能源工程建設。


圖I為本發(fā)明40mm鋼板金相組織圖片圖2為本發(fā)明60mm鋼板金相組織圖片
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及若干較佳實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細說明，但不限于此。實施例I冶煉鋼坯化學成分為C O. 06%, Si O. 26%,Mn I. 48%,P O. 0076%, S O. 0045%, Ni O. 14%, Cr O. 18%, Mo O. 12%, Nb O. 03%, V O. 04%, Ti O. 016%, Al ( O. 03%, N O. 006，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm = O. 166%。軋制前鋼坯的加熱溫度為1180°C并保溫2小時；粗軋溫度為1080°C，厚度壓下量 220 — IlOmm ;精軋開軋溫度為860°C，終軋溫度為820°C，厚度壓下量110 — 40mm(壓下率 O. 64);軋后鋼板進入加速冷卻裝置，以16°C /s的冷速冷卻至475°C后鋼板出水空冷至室溫。軋板屈服強度544Mpa，抗拉強度647Mpa，斷后延伸率23. 8% ;軋板低溫沖擊性能見表 I, Akv-60°C^ 263J，且 Akv-80°C 彡 242J。實施例2冶煉鋼坯化學成分為C O. 07%, Si O. 23%,Mn I. 52%,P O. 0082%, S O. 0042%, Ni O. 12%, Cr O. 18%, Mo O. 15%, Nb O. 02%, V O. 02%, Ti O. 012%, Al O. 03%, N O. 0055，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm = O. 176%。軋制前鋼坯的加熱溫度為1180°C并保溫2小時；粗軋溫度為1080°C，厚度壓下量 320 — 160mm ;精軋開軋溫度為845°C，終軋溫度為810°C，厚度壓下量160 — 60mm(壓下率
O.62);軋后鋼板進入加速冷卻裝置，以22°C /s的冷速冷卻至445°C后鋼板出水空冷至室溫。軋板屈服強度537Mpa，抗拉強度653Mpa，斷后延伸率25. 8% ;軋板低溫沖擊性能見表 1，其 Akv-60°C 彡 178J，且 Akv-800 128J。表I實施例系列低溫沖擊性能
權(quán)利要求
1.一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板，其特征在于采用以下化學成分，按重量百分比為C O. 05 O. 09 %，Si O. 15 O. 30 %，Mn I. 40 I. 70%， P ≤ O. 015%, S ≤ O. 007%, Ni O. 10 O. 15%, Cr O. 10 O. 18%, Mo O. 10 O. 20%, NbO. 02 O. 04%，V O. 02 O. 05%，Ti 0.01 0.02%，N O. 003 O. 007%，Al ≤ O. 03%， 余量為Fe及不可避免雜質(zhì)；鋼的化學成分還必須滿足2.O ≤Ti/N ^ 3. O ；Pcm = C+Si/30+(Mn+C 葉 Cu) /20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B ^ O. 18% 0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板，其特征在于抗拉強度> 610Mpa，屈服強度> 500Mpa，Akv-60°C彡178J，斷后延伸率> 23%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板，其特征在于所述鋼板成品厚度彡60mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板，其特征在于該鋼板按照以下方法生產(chǎn)的1)在冶煉、澆鑄工序中，按照權(quán)利要求I所述的化學成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；2)在加熱工序中，板坯加熱溫度控制在1150 1200°C之間，保溫時間2 2.5h ;3)在軋制工序中采用兩階段控制軋制，粗軋控制在1050 1100°C之間，累計壓下率彡50% ;精軋開軋溫度在840 880°C之間，精軋結(jié)束溫度在800 850°C之間，累計壓下率彡60%，單道次壓下率彡15% ；4)在冷卻工序中軋后鋼板進入加速冷卻裝置，以10 25°C/s的速度冷卻至400 500 0C，然后鋼板出水空冷至室溫。
5.一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟1)在冶煉、澆鑄工序中，按照重量百分比為=CO. 05 0.09%，Si O. 15 O. 30%， Mn I. 40 I. 70%, P 彡 O. 015%, S 彡 O. 007%, Ni O. 10 O. 15%, Cr O. 10 O. 18%, MoO. 10 O. 20%, Nb O. 02 O. 04%, V O. 02 O. 05%, Ti O. 01 O. 02%, N O. 003 O. 007%, Al ( O. 03%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)的化學成分冶煉、澆鑄成板坯；2)在加熱工序中，板坯加熱溫度控制在1150 1200°C之間，保溫時間2 2.5h ;3)在軋制工序中采用兩階段控制軋制，粗軋控制在1050 1100°C之間，累計壓下率 ^ 50% ;精軋開軋溫度在840 880°C之間，精軋結(jié)束溫度在800 850°C之間，累計壓下率彡60%，單道次壓下率彡15% ；4)在冷卻工序中軋后鋼板進入加速冷卻裝置，以10 25V/s的速度冷卻至400 500 0C，然后鋼板出水空冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫韌性優(yōu)異的非調(diào)質(zhì)低焊接裂紋敏感性鋼及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明鋼的化學成分及重量百分比為C0.05～0.09％，Si0.15～0.30％，Mn1.40～1.70％，P≤0.015％，S≤0.007％，Ni0.10～0.15％，Cr0.10～0.18％，Mo0.10～0.20％，Nb0.02～0.04％，V0.02～0.05％，Ti0.01～0.02％，Al≤0.03％，N0.003～0.007％，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)；鋼的化學成分還必須滿足Ti/N在2.0～3.0之間；Pcm≤0.18％，采用控制軋制與控制冷卻技術(shù)，不需進行任何額外熱處理工藝，生產(chǎn)出的鋼板焊接裂紋敏感性低、強度高，低溫沖擊性能優(yōu)異，抗裂性能好，可廣泛應用于極寒地區(qū)能源工程建設。
文檔編號C21D8/02GK102605293SQ20121011381
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者何玉春, 張宇, 王銀柏, 許紅梅, 郭慧英 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司