[發(fā)明專利]一種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910062937.0
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101705412A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛正良;齊江華
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C5/28;C21C7/076;C21C7/10;C21C7/068;C21C7/064;C21C7/06
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管線鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法。

背景技術(shù)

由于鋼在焊接時焊縫金屬要發(fā)生局部重熔，焊后冷卻過程中熔合線附近晶粒將粗化形成粗晶熱影響區(qū)(CGHAZ)，粗晶組織導(dǎo)致局部強(qiáng)度和韌性降低(田志凌.TMCP鋼局部脆性區(qū)斷裂韌性的研究[J].鋼鐵研究學(xué)報，1998，10(4)：50～53)。因此，焊接熱影響區(qū)(HAZ)成為鋼鐵構(gòu)件的脆弱區(qū)域。近年來，隨著X100～X120等高級別管線鋼采用大幅度提高焊接效率的單面埋弧焊、氣電焊或電渣焊等大線能量焊接技術(shù)進(jìn)行焊接，焊接線能量輸入從原來較低的手弧焊(≤25kJ/cm)、自動焊(≤35kJ/cm)提高到50～150kJ/cm，甚至更高。焊接熱影響區(qū)的峰值溫度將達(dá)到或超過1400℃，使CGHAZ晶粒粗化傾向更加明顯。

為了改善X100以上高級別管線鋼焊接熱影響區(qū)韌性，在冶煉過程中采用氧化物冶金技術(shù)，創(chuàng)造有利于誘發(fā)晶內(nèi)鐵素體(IGF)生成的，尺寸在0.2～2μm的小顆粒氧化物夾雜在凝固過程中析出，這些夾雜物在焊接后的冷卻過程中起到非均勻形核質(zhì)點(diǎn)的作用，在奧氏體晶粒內(nèi)部誘發(fā)針狀鐵素體組織(IGF)，從而起到細(xì)化焊接熱影響區(qū)組織的效果(Jin-ichi?Takamura?and?Schozo?Mizoguchi.Roles?of?Oxides?in?Steels?Performance[J].Proc.ofthe?6^th?inter.iron?and?steelcong，.，1990，Nagoya，ISIJ：612)。制約氧化物冶金技術(shù)應(yīng)用的主要因素是其復(fù)雜的冶煉和脫氧合金化工藝，目前市場上雖有X100以上高級別管線鋼供應(yīng)，但具體冶煉工藝細(xì)節(jié)和脫氧合金化控制方法未見公開報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種更可靠的、能細(xì)化焊接熱影響區(qū)組織、可提高焊接熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性的大線能量焊接的管線鋼的冶煉方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：轉(zhuǎn)爐出鋼過程中用硅鋇合金、硅錳合金、錳鐵合金和硅鐵合金中的二種以上進(jìn)行弱脫氧-LF爐造白渣-RH真空碳脫氧-LF精煉深脫硫-鈦鐵和硼鐵合金化-鋼液鈣處理-低過熱度澆鑄，即得大線能量焊接的管線鋼鋼坯。

在上述冶煉工藝中：弱脫氧時控制鋼液中酸溶鋁含量小于0.0020％；RH真空碳脫氧時控制鋼液中的溶解氧含量為0.0015～0.0030％；澆鑄前鋼液中鈦/鋁質(zhì)量比≥10。

本發(fā)明冶煉得到的管線鋼主要化學(xué)成分是：w(C)0.04％～0.06％、w(S)≤0.003％、w(P)≤0.003％、w(Si)0.2％～0.4％、w(Mn)1.8％～2.0％、w(N)≤≤0.005％、w(B)0.001％～0.0015％、w(Ti)0.015％～0.025％、w(O)0.0010～0.0030％、w(Al_S)＜0.0020％。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過嚴(yán)格控制鋁含量，采用真空碳脫氧和加鈦鐵終脫氧的脫氧工藝，控制鋼液中鋁、鈦、氧含量，創(chuàng)造有利于鋼液在凝固過程中析出尺寸在0.2～2μm的Ti₂O₃夾雜的條件，這種細(xì)小的Ti₂O₃夾雜在焊接熱影響區(qū)會誘發(fā)針狀鐵素體，從而達(dá)到細(xì)化焊接熱影響區(qū)組織，提高焊接熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性的目的。

本發(fā)明既避免了鋼液中產(chǎn)生大量的粗大的Al₂O₃夾雜，又避免了直接用Ti脫氧后產(chǎn)生大量粗大的Ti₂O₃夾雜。保證了鋼液在凝固過程的固液兩相區(qū)析出尺寸在0.2～2μm的細(xì)小彌散分布的Ti₂O₃夾雜。只有這種細(xì)小彌散分布的小顆粒Ti₂O₃夾雜，才能起到在鋼管焊接熱影響區(qū)誘發(fā)針狀鐵素體組織(IGF)，從而起到細(xì)化焊接熱影響區(qū)組織，達(dá)到提高焊接熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性的目的。

因此，本發(fā)明提高了在管線鋼中獲得有利于在焊接熱影響區(qū)誘發(fā)針狀鐵素體的細(xì)小Ti₂O₃夾雜的可靠性，對提高管線鋼產(chǎn)品的質(zhì)量合格率，從而降低管線鋼生產(chǎn)成本具有重要意義。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式僅對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，而不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1