[發明專利]一種低碳高強焊絲鋼及其生產方法

在審

• 申請號: 201410448245.0
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104213023A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 黃海玲;陳慶豐;崇鵬;韋澤洪;陳華強;張淵普;杜方;李媛
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C33/06
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 徐紹新

技術領域

本發明涉及一種低碳高強焊絲鋼及其生產方法。

背景技術

鋼的焊接性是一個很復雜的工藝性能，因為它既與焊接裂紋的敏感性有關，又與服役條件和試驗溫度下所要求的韌性有密切聯系。CO₂氣體保護焊和管線埋弧焊等鍍銅焊絲都是一種高效、節能、節材的焊接材料，焊鋒成型美觀，適用于低碳鋼和低合金鋼的焊接。其含碳量都較低，大多都在0.1％以下，同時含有Si、Mn、S、P、Cr、Mo、Ti、V、B、Al、N等合金元素。其中Ti-B系列焊絲鋼也屬于其中一種，但是Ti和B元素的范圍及適當的配比對焊接性能有明顯的影響。

鈦是一種強烈的脫氧元素，也能和氮化合成TiN而起固氮作用，提高焊縫金屬抗氮氣孔的能力。在焊接性方面，含Ti合金鋼的主要優點是可以制止焊接HAZ晶粒的粗化，從而有益于HAZ顯微組織中更多的多邊形鐵素體的生成，既可提高韌性，又有利于降低冷裂紋敏感性。在大線能量條件下，鈦對HAZ顯微組織的主要影響在于控制奧氏體的晶粒尺寸，這就為多邊形鐵素體的成核提供了條件，從而替代了主要為側板條鐵素體的情形。

HAZ顯微組織(和韌性)的最佳含硼量明顯地取決于奧氏體晶粒尺寸。含硼量在1lppm的水平上，這與在靠近熔合線附近，甚至在大線能量條件下的晶粒粗化區中，抑制生成先共析鐵素體所需的含硼量相比已經是偏多了。其次，為了使韌性值保持適當，特別是在晶粒粗化區，對于低碳微合金鋼，含硼量應不超過10～l5ppm(指全部含硼量)。

在焊接時焊材中的B能向HAZ擴散，擴散的B可與母材中因高溫分解出的N結合，增加晶內的鐵素體晶核，從而降低了鋼中的游離N。焊接后冷卻速度較小時，B的擴散距離將增加，因此對厚件的焊接更為有效。B含量也要適中，過高或過低都對熔敷金屬的韌性不利。焊絲鋼中的Ti、B加入量應適當配合，用B來抑制先共析鐵素體，使之在較低溫度下發生奧氏體向鐵素體相變，用Ti來得到大量的相變核心，使相變溫度降低，得到以AF為主的組織，從而改善了熔敷金屬的韌性。Ti和B在焊縫組織中含量適當，可以使焊縫組織得到細化才有利于韌性的提高。

傳統生產的Ti-B焊絲鋼時，基本沒有控制過Ti-B含量比例，只是按化學成分標準要求范圍控制就可以了，以致焊接過程中出現焊后鋼板韌性有較大的波動，表現為焊材質量不穩定。如傳統生產的Ti∶B比范圍從(4∶1)到(27∶1)，范圍非常寬，導致焊后鋼板的韌性值(A_kv2)波動較大，如0℃：65～314J(平均值124J)；-10℃：53～281J(平均值131J)；-20℃：47～236J(平均值117J)；-30℃：34～191J(平均值91J)。

發明內容

本發明的目的是提供一種低碳高強焊絲鋼及其生產方法，以提高焊后鋼板的韌性。

上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種低碳高強焊絲鋼，所述低碳高強焊絲鋼中Ti和B的重量比例為8～12∶1。

一種低碳高強焊絲鋼的生產方法，包括電爐或轉爐冶煉、LF爐精煉，及吹Ar、吊包幾個步驟，其中：在進行LF爐精煉時，先造渣，再對C、Si、Mn、P、S、Mo元素的含量進行微調，使各元素的重量含量為：C：≤0.08％，Si：≤0.20％，Mn：1.50～1.70％，P：≤0.012％，S：≤0.003％，Mo：0.3～0.4％，最后添加鈦鐵合金和B鐵使鋼水中Ti和B的重量比例為8～12∶1。

優選地，所述鈦鐵合金按3.4～3.9Kg/噸鋼水的添加量添加，添加了鈦鐵合金后先加熱8～15min；再按0.32～0.39Kg/噸鋼水的添加量加入B鐵。設定加熱時間，保證鈦鐵合金能完全熔化，但如果加熱時間過長，鋼中的Ti元素與Si、Al元素發生相互反應，使得Ti含量的收得率減少。

優選地，電爐或轉爐冶煉時，出鋼溫度T＝1620～1640℃；出鋼1/3時加入鋁錠0.8～1Kg/t、活性石灰6～9kg/t。設定出鋼溫度的控制范圍，主要是為了防止出鋼溫度過高，導致回磷，保證不了最終的P含量；設定鋁錠的加入量，主要是減輕精煉爐內脫S時間，防止精煉時間過長造成鋼水吸氣過多；設定活性石灰的加入量，主要是因為初煉爐鋼水經過了深度脫P和脫C，鋼水過氧化比較嚴重，加入一定量的活性石灰能比較好的保護鋼水不吸氣，減輕N的攝入，保證鋼水純凈度。

本發明的有益效果是：