[發明專利]一種高韌性適焊微合金化鑄鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201510595931.5
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN105088087B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 高文理;冷宇;傅定發
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C33/04;C21D1/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種高韌性適焊微合金化鑄鋼及其制備方法；屬于鑄鋼材料冶煉制備技術領域，具體涉及一種適用于船舶、石油、電力等設備中的大型鑄件用高韌性適焊微合金化鑄鋼材料及其制備方法。

背景技術

我國現有大型鑄鋼企業一般采用中頻爐、電弧爐對廢鋼、廢鐵進行冶煉生產鑄鋼材料。其中，中頻爐具有融化速率快、生產效率高，氧化燒損小、合金收得率高，爐溫便于調控等特點，因而在大型鑄鋼企業有著較為廣泛的應用。但是中頻爐煉鋼過程一般不能對鋼水脫磷、脫硫，致使鋼水質量較差，從而導致鑄鋼件力學性能和使用壽命較低。同時，大型鑄鋼件常用的材料為合金鑄鋼材料，其冶煉過程中要加入較多的合金。由于合金中磷、硫元素含量較高，合金的加入會導致鋼水中磷、硫元素的進一步增加，從而使鋼水質量惡化、鑄件的力學性能變差、使用壽命更低。

此外，大型鑄鋼件在生產過程中一般需要進行焊補，其優良的焊補性能可以在降低制造加工難度的同時，提高鑄件質量和性能。對于大型船用鑄鋼件和海上石油機械鑄鋼件，良好的沖擊韌性也是其必須具備的性能之一。

中國專利文獻CN1033845A提出了一種微合金鑄鋼材料及其制備方法，該微合金鑄鋼以Nb、Ti為微合金元素，采用電弧爐或中頻爐熔煉。其具體成分為碳0.06-0.18％、錳1.4-1.8％、鈮0.02-0.12％、鈦0.01-0.10％，磷硫含量各小于0.035％，殘余鋁小于或等于0.06％。該微合金鑄鋼具有較好的綜合力學性能，但是該鑄鋼用中頻爐熔煉時所采用的原材料、冶煉工藝方法及脫磷脫硫方法沒有具體說明，且鑄鋼中S元素含量和碳當量相對較高。其中，S元素含量的上限接近0.015％，碳當量值接近或超過0.4％，不利于鑄鋼材料焊接性能的提高。除此之外，該專利所得產品的延伸率最高僅為28％。更為關鍵的是，微合金鑄鋼的成分設計以及制備并沒有涉及如何提高其可焊性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明設計了一種以Cr、Ni、Nb、V為微合金元素，具有較高的韌性和良好的焊接性能的微合金化鑄鋼以及該合金的冶煉制備、熱處理方法。該鑄鋼可用于石油、電力、船舶等工程領域中的大型鑄鋼件，也可應用于其他工程領域。

本發明一種高韌性適焊微合金化鑄鋼；以質量百分比計包括下述組分：C0.10％～0.25％、優選為0.12％～0.20％、進一步優選為0.14％～0.16％；Si0.30％～0.70％、優選為0.35％～0.60％、進一步優選為0.40％～0.50％；Mn0.65％～1.00％、優選為0.70％～0.90％、進一步優選為0.70％～0.80％；Cr0.01％～0.15％、優選為0.01％～0.08％、進一步優選為0.01％～0.06％；Ni0.01％～0.04％、優選為0.01％～0.03％、進一步優選為0.01％～0.02％；Nb0.01％～0.15％、優選為0.01％～0.09％、進一步優選為0.03％～0.08％；V0.005％～0.015％、優選為0.007％～0.013％、進一步優選為0.085％～0.012％；Al0.025％～0.075％、優選為0.030％～0.060％、進一步優選為0.035％～0.050％；P≤0.02％，S≤0.005％，

其余為Fe以及不可避免的微量雜質元素。

本發明一種高韌性適焊微合金化鑄鋼；所述鑄鋼中P的質量百分含量優選為小于0.0185％。

本發明一種高韌性適焊微合金化鑄鋼；所述鑄鋼中S的質量百分含量優選為小于等于0.0018％。

本發明一種高韌性適焊微合金化鑄鋼的制備方法是：以廢鋼、廢鐵為原料，按設計鑄鋼的組分配取廢鋼、合金元素補充源、Nb元素補充源；所述合金元素補充源為C、Si、Mn、Cr、Ni、V、Al中的一種或多種元素與鐵形成的合金；所述Nb元素補充源為Nb-Fe合金；然后先熔化廢鋼，在往廢鋼熔液中加入合金元素補充源；繼續熔煉至合金元素補充源完全熔化后，再加入Nb元素補充源，攪拌均勻后，澆鑄，得到鑄件。

本發明一種高韌性適焊微合金化鑄鋼的制備方法；包括下述步驟：

步驟一

以廢鋼、廢鐵為原料，按設計鑄鋼的組分配取廢鋼、合金元素補充源、Nb元素補充源；所述合金元素補充源為C、Si、Mn、Cr、Ni、V、Al中的一種或多種元素與鐵形成的合金；所述Nb元素補充源為Nb-Fe合金；

步驟二