[发明专利]一种提高大线能量焊接用钢氧化物夹杂数量的控制方法

说明书

本发明公开了一种提高大线能量焊接用钢氧化物夹杂数量的控制方法，采用的冶炼工艺流程为铁水预处理→转炉→LF加热→RH/VD真空精炼→LF精炼→连铸；所述转炉冶炼工序，转炉出钢过程中或出钢后添加Si、Mn合金进行预脱氧，控制钢液氧位在50～150ppm；所述LF精炼工序，LF精炼进行氧化物冶金和深脱硫，添加Ti、Mg、Ca、Zr脱氧剂进行氧化物冶金时控制钢液氧位在20～100ppm。本发明可显著提高大线能量焊接用钢中氧化物夹杂的数量，夹杂物面密度≥800个/mm²，且钢中≤3μm的夹杂物≥80%。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种提高大线能量焊接用钢氧化物夹杂数量的控制方法。

背景技术

随着造船、建筑、压力容器、石油天然气管线及海洋平台的大型化，所使用的钢材逐渐向高强度、厚规格发展。为提高焊接效率，缩短建造工期，在焊接中多采用大线能量焊接的方式。然而，经大线能量焊接后，钢材焊接热影响区的组织结构遭到破坏，奥氏体晶粒长大明显，形成粗晶区，导致热影响区塑性和韧性显著下降，降低了安全性。因此改善厚钢板的大线能量焊接性能，可以提高焊接效率，缩短制造工时，降低制造成本，成为越来越迫切的要求。

研究表明，利用钢中细小、弥散分布的夹杂物，在焊接热循环过程中，不仅可以钉扎奥氏体晶界，抑制其长大，而且还可以作为形核核心，促进晶内针状铁素体转变，从而提高大线能量焊接热影响区的性能。

近年来，基于TiN、TiO、Al₂O₃、CaO、MgO等粒子的氧化物冶金技术广泛应用于大线能量焊接用钢的开发中，例如特开2007-277681公布的技术利用含TiO的钢种增大Mn的添加量而增大铁素体相变驱动力，使TiO-MnS复合析出物作为晶内相变核的效果增大，使晶粒细化从而提高热影响区韧性；此外，特开2010-77494、CN200610047899.8、CN201310291220.X、CN200510023216.0等公布的技术利用Ti、Al、Mg、Ca等元素的一种或多种复合脱氧，控制这些元素与S、O、N含量及相互间比例，在钢水中形成一定数量并弥散分布的硫化物、氮化物和氧化物的复合粒子来抑制奥氏体晶粒的长大并促进针状铁素体的形成，从而提高大线能量焊接热影响区的性能。

为了在钢中得到尺寸在0.2～3μm的氧化物夹杂，除选择合适的脱氧剂外，更重要的因素是复杂的冶炼和脱氧合金化工艺。CN201510700964.1公布了铁水预处理、复吹转炉炼钢、LF精炼、RH真空精炼、合金包芯线喂丝、连铸的生产工艺，在RH真空处理后进行氧化物冶金，并控制此时钢液氧位5～60ppm，但是经LF造白渣脱氧和RH真空处理后，钢中氧位很低，若不进行补氧将不能够生成足够数量的氧化物夹杂；CN200910187626.7公布了一种在浇铸过程中将Ti以钢带包裹合金粉末形成钢丝的方式送入的冶炼方法，但该方法很难形成均匀分布的夹杂物；CN201310135074.1公布的冶炼方法是在LF精炼过程进行脱氧生成氧化物夹杂，然后再进行VD真空处理，但此方法在VD真空处理后钢中夹杂物将去除约50%，氧化物夹杂数量大大减少。

通过大量研究实验证明，在大线能量焊接用钢的冶炼过程中，采用合适的脱氧剂及添加方法，可在钢中形成大量细小弥散分布的特定成分的夹杂物，这些夹杂物可显著提高大线能量焊接用钢的焊后性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高大线能量焊接用钢氧化物夹杂数量的控制方法。该发明控制方法所形成的夹杂物数量多、尺寸合适且弥散分布，可显著提高钢材的大线能量焊后性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种提高大线能量焊接用钢氧化物夹杂数量的控制方法，采用的冶炼工艺流程为铁水预处理→转炉→LF加热→RH/VD真空精炼→LF精炼→连铸；所述转炉冶炼工序，转炉出钢过程中或出钢后添加Si、Mn合金进行预脱氧，控制钢液氧位在50～150ppm；所述LF精炼工序，进行氧化物冶金和深脱硫，进行氧化物冶金时控制钢液氧位在20～100ppm。