[发明专利]焊接性优良的60公斤级低温调质钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及调质钢板及其制造方法，特别涉及焊接性优良的60公斤级低温调质钢板及其制造方法，该低温调质钢板的抗拉强度≥610MPa、屈服强度≥500MPa、-60℃夏比横向冲击功(单个值)≥80J、优良焊接性的低温调质钢板；

背景技术

低碳(高强度)低合金钢是最重要工程结构材料之一，广泛应用于石油天然气管线、海洋平台、造船、桥梁结构、锅炉容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造之中。

低碳(高强度)低合金钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，其中强度、韧性和焊接性是低碳(高强度)低合金钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织状态。随着科技不断地向前发展，人们对高强钢的强韧性、强塑性匹配提出更高的要求，即在维持较低的制造成本的同时大幅度地提高钢板的综合机械性能和使用性能，以减少钢材的用量节约成本，减轻钢结构的自身重量、稳定性和安全性，更为重要的是为进一步提高钢结构安全稳定性和冷热加工性。二十世纪末欧美、日韩等发达国家掀起了发展新一代高性能钢铁材料的研究高潮，力图通过合金组合设优化计、革新制造工艺技术，实现显微组织精细结构控制，以获得更好的组织匹配，使高强钢获得更优良的强韧性、强塑性匹配、焊接性及焊接工艺性。

传统的抗拉强度≥610MPa高强调质钢板主要通过离线调质工艺(RQ+T)生产，对于钢板厚度≤60mm，也可以采用在线调质工艺(DQ+T)来生产；这就要求钢板必需具有一定的淬透性，即淬透性指数DI≥1.0×成品钢板厚度〖DI＝0.311C^1/2(1+0.64Si)×(1+4.10Mn)×(1+0.27Cu)×(1+0.52Ni)×(1+2.33Cr)×(1+3.14Mo)×25.4(mm)〗，以确保钢板显微组织中含有一定数量的下贝氏体，保证钢板具有足够的强度、优良的低温韧性及沿板厚方向显微组织与力学性能的均匀；因而不可避免地向钢中加入较多数量的Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素，导致钢板碳当量、冷裂纹敏感指数处于较高水平，严重影响钢板焊接性与钢板均匀延伸率。

众所周知，较低的均匀延伸率不仅不利于钢板冷热加工性能，而且对钢板的抗疲劳性能、抗应力集中敏感性及结构稳定性影响较大；水电工程中的压力水管涡壳低温储罐成型加工制作、火电汽轮发电机及海洋采油平台结构等疲劳重载结构上使用时，存在安全较大的隐患；因此大型球罐封头板、压力容器胴体、重载钢结构采用高强调质钢时，一般希望高强调质钢具有优良的强韧性、强塑性匹配，尤其对60公斤级调质钢板抗拉延伸率δ₅在20％以上。

现有大量专利文献只是说明如何实现母材钢板的强度和低温韧性，就改善钢板焊接能性，获得优良焊接热影响区HAZ低温韧性说明较少，更没有涉及如何在提高钢板抗拉强度的同时，提高钢板的抗拉延伸率及厚度方向力学性能均匀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接性优良的60公斤级低温调质钢板及其制造方法，通过钢板合金元素的组合设计、控制轧制工艺与低温调质工艺相结合，实现调质态组织的精细化控制，在获得优良低温调质钢板强度、低温韧性及强韧性匹配的同时，钢板的焊接性也同样优异，并成功地解决了60公斤级调质钢板-60℃低温韧性及拉伸均匀延伸率低下的问题；这是本开发钢种最大的难点之一，也是关键核心技术。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明采用低C-Mn-(Ti+Nb+V)微合金钢的成分体系作为基础，适当提高钢中酸溶Als含量且Als≥18×(N_total-0.292Ti)、控制(Mn当量/C)≥25、(Cu+Ni+Mo+Cr)合金化、0.30≤(Ni当量)/(Mn当量)≤0.60、Mo当量≥0.03％、Nb/Ti控制在0.8～3.0之间、Ca处理且Ca/S比在0.80～3.00之间且(Ca)×(S)^0.18≤2.5×10^-3、控制DI指数≥0.95×成品钢板厚度等冶金技术控制手段，优化控制轧制+离线低温调质工艺，使成品钢板的显微组织为超细回火上贝氏体(可能存在极少量的下贝氏体)，平均晶团尺寸在15μm以下，获得优良的强韧性/强塑性匹配及均匀延伸率的同时，钢板焊接性也同样优异，特别适用于水电压力水管涡壳、压力容器、海洋平台及大型工程机械等大型钢结构及设备。