[發(fā)明專利]一種低成本易焊接鋼的生產(chǎn)方法

有效

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• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103255337A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 彭兆豐;許斌;吝章國;孫玉虎;劉紅艷;李建文;張志鴻;朱建良;楊志敏;李金波;范佳;王靜
• 申請（專利權(quán)）人: 河北鋼鐵股份有限公司邯鄲分公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 劉偉

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種低成本易焊接鋼的生產(chǎn)方法，屬于金屬軋制技術(shù)領域。

背景技術(shù)

目前，對于薄規(guī)格中碳鋼冷軋備料，酸軋前焊接時常出現(xiàn)焊接氣孔，氣孔是激光焊接焊縫中常見的焊接缺陷，它不僅影響焊縫的致密性，而且會顯著降低焊縫的強度、塑性和韌性，特別對動載強度更為不利，在后續(xù)冷軋過程中出現(xiàn)瓢曲，斷帶現(xiàn)象，對帶鋼質(zhì)量、現(xiàn)場生產(chǎn)秩序、工作效率造成十分嚴重的影響。焊接不合的中碳帶鋼厚度規(guī)格通常在3.5mm以下，帶鋼微觀組織中硬相珠光體含量比例偏高，強度高、硬度大、塑性較差，在焊接過程中組織惡化嚴重，焊縫基體金屬熔化有限，導致焊接困難。通過優(yōu)化帶鋼生產(chǎn)工藝，改變中碳鋼微觀組織中珠光體和鐵素體百分比含量來改善焊接性能，也是本領域亟待解決的技術(shù)問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種低成本易焊接鋼的生產(chǎn)方法，無需加入其它提高焊接性能的合金元素，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，在線控制熱軋帶鋼微觀組織中易焊接軟相鐵素體與不易焊接硬相珠光體百分比含量，使后續(xù)成型或加工過程中焊接速度提高5-10%，焊縫氣孔率下降70-99%，提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏,解決背景技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低成本易焊接鋼的生產(chǎn)方法，無需加入提高焊接性能的合金元素，在線控制熱軋帶鋼微觀組織中易焊接軟相鐵素體與不易焊接硬相珠光體質(zhì)量百分比含量，所述易焊接軟相鐵素體含量為70-95%，不易焊接硬相珠光體含量為5-30%；采用加速冷卻模式，冷卻速率在原有冷卻速率基礎上提高5-15%，經(jīng)過加速后，不同厚度規(guī)格的帶鋼層流冷卻水冷段冷卻速率控制在65-105℃/s，層流冷卻全階段冷卻速率控制在12.65-19.4℃/s，使相變形核速率增大，晶粒長大變慢，快速冷卻工藝抑制了硬脆碳化物的析出數(shù)量，直接表現(xiàn)為降低珠光體含量，通過控制層流冷卻速率和冷卻模式，使軟相鐵素體與硬相珠光體百分比含量達到合理的分配，在滿足性能的前提下達到后續(xù)成型過程中易焊接的目的；在后續(xù)成型或加工過程中焊接速度提高5-10%，焊縫氣孔率下降70-99%。

更具體的工藝過程：首先在實驗室條件下測定目標鋼種動態(tài)連續(xù)轉(zhuǎn)變過程和繪制CCT曲線，結(jié)合CCT曲線和金相組織分析不同冷卻速率下的相變規(guī)律，利用金相圖像分析儀，進行顯微組織定量分析，得出鐵素體與珠光體百分含量數(shù)據(jù)；然后根據(jù)試驗結(jié)果采用優(yōu)化的工藝進行生產(chǎn)，包含煉鋼工序、加熱工序、軋制工序、冷卻和卷取工序；①煉鋼工序，通過冶煉得到純凈的鋼水，后經(jīng)過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比范圍為：C：0.18%-0.22%，Si：≤0.15%，Mn：0.23%-0.30%，P：≤0.025，S：≤0.015，Als：0.008%-0.018%；②加熱工序，將鑄坯加熱到1180-1200℃，保溫20-60min，除鱗水壓力為不小于17?Mpa，保證帶鋼表面清潔；③軋制工序，精軋入口溫度設定值為1030-980℃，機架間冷卻水打開3-4組，精軋出口的溫度波動范圍為860-880℃；④采用層流冷卻工藝，根據(jù)帶鋼成分和厚度規(guī)格設計冷卻速率，使微觀組織中珠光體和鐵素體百分含量得到合理配置；根據(jù)現(xiàn)場設備情況及設計理念，合理控制不同厚度規(guī)格帶鋼的冷卻方式及冷卻速率，現(xiàn)場采用加速冷卻模式，冷卻速率在原有基礎上提高5-15%，經(jīng)過加速后不同厚度規(guī)格的帶鋼層流冷卻“水冷段”冷卻速率控制在65-105℃/s，層流冷卻“全階段”?冷卻速率控制在12.65-19.4℃/s；⑤卷取工序，綜合考慮帶鋼化學成分、層流冷卻方式，在保證性能的前提下卷取溫度為610℃-630℃。

對于目標鋼種，首先進行動態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變試驗及繪制CCT曲線，通過熱模擬實驗手段，系統(tǒng)研究了冷卻速率對鋼的相變開始點、相變進行速度對組織的影響情況；根據(jù)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，優(yōu)化工藝規(guī)范，得到所需的熱軋帶鋼金相顯微組織，使軟相鐵素體與硬相珠光體百分比含量達到合理的分配，在滿足性能的前提下滿足后續(xù)成型過程中易焊接的目的。

采用本發(fā)明工藝，熱軋帶鋼顯微結(jié)構(gòu)以軟相鐵素體和硬相珠光體為主，為了保證力學性能及焊接性能，軟相鐵素體含量范圍70-95%，硬相珠光體含量在5-30%范圍。晶粒大小無論是在帶鋼寬度方向上還是帶鋼長度方向上都比較均勻，結(jié)構(gòu)一致，不存在明顯的帶狀組織。

更具體的步驟：

①首先在Gleeble-3500熱力模擬實驗機上模擬目標鋼種動態(tài)連續(xù)轉(zhuǎn)變過程：