[發明專利]一種提高船板大線能量焊接性能的冶煉方法

在審

• 申請號: 201711187443.6
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108018476A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 付軍;趙晉斌;邱永清
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/06;C22C38/14;C22C38/08;C21C5/30;C21C7/06;C21C7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陸濤

本發明提供一種提高船板大線能量焊接的冶煉方法，包括鐵水預處理、轉爐冶煉、LF爐精煉、RH爐真空處理與連鑄；鋼的化學成分質量百分比為C＝0.04％～0.09％；Ceq＝0.32％～0.41％；Si＝0.15％～0.35％；Mn＝1.10％～1.70％；P≤0.02％；S≤0.003％；V＝0.03％～0.06％；Alt＝0.02％～0.06％；Ti＝0.01％～0.03％；Ca＝0.0005％～0.004％；Ni＝0.20％～0.40％，其余為Fe。本發明方法采用合適的脫氧劑，在鋼中形成復合夾雜物粒子，起到釘扎焊接熱影響區奧氏體晶界和形核針狀鐵素體的作用，從而顯著提高鋼板大線能量焊接性能。

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，尤其涉及一種提高船板大線能量焊接性能的冶煉方法。

背景技術

在船舶制造領域，國內外企業廣泛應用高效的大線能量焊接方法，以提高焊接施工效率和降低成本。大線能量焊接設備的應用也越來越廣泛，包括多絲埋弧自動焊、FAB和FCB法多絲埋弧自動焊、單絲和雙絲氣電自動立焊、電渣焊等。這些大線能量焊接方法具有一次成型、成本低、生產效率高的特點。

但傳統鋼板在較高熱輸入下焊接時，焊道附近的金屬經受了強烈的焊接熱循環過程，產生了一系列物理和化學變化，包括顯微組織的形態改變、晶粒粗化、二次相變及微合金碳氮化物溶解和重新析出過程以及焊接接頭附近產生熱應力、殘余應力及體積變形等，這些都將嚴重影響焊接接頭，尤其影響熱影響區的沖擊韌性，影響整體結構件的安全使用性能，導致其不能滿足服役要求，甚至在使用過程中發生惡性事故。

研究表明，采用基于氧化物冶金技術的冶煉工藝，可精確控制鋼中夾雜物的類型、形態、尺寸、數量、分布，在鋼中形成兼具細小化、彌散化、高溫熱穩定性的復合氧化物夾雜粒子，利用這些在焊接熱循環時穩定存在的夾雜物粒子主要實現以下效果：①在焊接熱循環時釘扎高熱輸入條件下焊接熱影響區的奧氏體晶界，細化奧氏體晶粒。②作為晶內針狀鐵素體IAF的形核質點，使焊接熱影響區內形成強韌性較好的針狀鐵素體組織，進而顯著提高高熱輸入焊接熱影響區的韌性。

已有的提高鋼板大線能量焊接性能冶煉工藝的專利文獻往往存在應用范圍寬泛，具體參數不明確的問題，如CN201310135074.1“一種提高大線能量焊接性能的鋼板冶煉方法”應用范圍寬泛，沒有針對船板大線能量焊接提出特異性的冶煉方法，針對性不強，不能滿足造船領域的焊接需要；如CN201210484461.1“利用鋼中二次氧化物夾雜的冶煉控制方法”對LF精煉時添加脫氧劑的順序及需要控制的氧位均沒有說明，無法完成能提高鋼的大線能量焊接性能的夾雜物的精確控制。

發明內容

發明目的：針對現有技術的不足與缺陷，本發明提供一種提高船板大線能量焊接性能的冶煉方法，該方法通過基于第三代氧化物冶金技術的冶煉工藝，采用低碳無鈮成分設計，向鋼中添加Ti、Mg、Ca等強脫氧合金元素，采用合適的脫氧劑添加順序和添加量并精確控制氧含量，在鋼中形成兼具細小化、彌散化、高溫熱穩定性的復合夾雜物粒子，這些夾雜物粒子在焊接熱循環時起到釘扎奧氏體晶界和形核針狀鐵素體的作用，從而顯著提高鋼板的大線能量焊接性能。

技術方案：本發明的一種提高船板大線能量焊接性能的冶煉方法，其特征在于：工藝流程依次為鐵水預處理、轉爐冶煉、LF爐精煉、RH爐真空處理與連鑄；其中：

鋼的化學成分質量百分比為C＝0.04％～0.09％；Ceq＝0.32％～0.41％；Si＝0.15％～0.35％；Mn＝1.10％～1.70％；P≤0.02％；S≤0.003％；V＝0.03％～0.06％；Alt＝0.02％～0.06％；Ti＝0.01％～0.03％；Ca＝0.0005％～0.004％；Ni＝0.20％～0.40％，其余為Fe及不可避免的雜質；

鐵水預處理后控制硫質量百分比在0.002％以下，扒渣務必干凈，鋼液表面亮面大于90％，為減輕LF爐脫硫處理負擔，轉爐冶煉后出鋼控制硫質量百分比在0.008％以下；