[发明专利]一种焊前免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种焊前免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢及其制造方法，属于微合金钢生产技术领域。其技术方案是：转炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、双机架宽厚板轧机可逆式轧制、快速冷却，入坑缓冷。其中钢的化学成分及重量百分比含量为(Wt/％):C：0.08～0.11，Si：0.10～0.40，Mn：1.50～2.00，P：≤0.010，S：≤0.005，V：≥0.09，N：≥0.01，Alt：≤0.008，其余为Fe及不可避免的杂质。通过该方法可生产厚度100mm的钢板，该产品碳当量不大于0.40％，屈服强度达到500MPa以上，抗拉强度达到600MPa以上，屈强比不大于0.85，产品具有高强韧性和良好的可焊性。

技术领域

本发明涉及微合金钢领域，具体地，本发明涉及一种焊前免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢及其制造方法，用于钢铁企业生产500MPa级高强钢板。

背景技术

厚规格钢板在工程机械、海洋工程、超高层建筑、石油化工、水电核电、压力容器以及军工装备等行业应用广泛，而且随着国民经济和科学技术的发展，上述行业对厚规格钢板的组织均匀性和强韧性的要求也越来越高。由于厚规格钢板产品厚度方向尺寸较大，轧制过程中压缩比较小，钢坯铸态组织缺陷难以通过热变形来消除，也难以通过控制轧制和控制冷却技术来提高钢板的强韧性，所以高组织均匀性和高强韧性厚规格钢板的生产一直是世界性的难题。电渣重熔板坯和连铸坯复合轧制技术也都是通过增加板坯原始厚度进而增加轧制过程压缩比的方法，在提高产品的组织均匀性和强韧性上效果明显。但这些技术都需要加大设备投资，而且增加了生产工序和生产成本，增加了污染排放不符合当前的节能环保政策。

目前开发的工艺简单、成本低廉、生产效率高的厚规格钢板的生产技术，主要集中在以下两方面：一试图利用钢中的硫化物或氧化物，或者与硫化物与微合金元素钒的复合析出物对铁素体形核的促进作用来提高铁素体相变的形核率，研究工作取得了一些有价值的研究结果，但由于钢中硫化物和氧化物对钢材韧性的不利影响，所以这种技术没有得到实际应用；二是在于低温轧制对微观组织的细化作用，但是这种技术仍然存在低温轧制轧机负荷大，以及钢板心部偏析组织无法有效改善等问题。

高强钢焊接过程中普遍采用焊前预热，焊前预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的有效措施。主要采用直接火焰加热、工频感应加热、远红外线加热、随炉加热等方法预热。所有预热方式均会增加能源消耗，提高焊接成本，降低焊接效率。

发明内容

针对现在技术的不足，本发明提供一种焊前免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢及其制造方法，本发明设计合理，产品具有低碳当量、低屈强比、高强韧性和焊前免预热等特性。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种焊前免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢，该钢的化学成分及重量百分比含量(Wt.％)为：

C：0.08～0.11，Si：0.10～0.40，Mn：1.50～2.00，P：≤0.013，S：≤0.005，V：≥0.09，N：≥0.01，Alt：≤0.008，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，化学成分及重量百分比含量(Wt.％)为：

C：0.09、Si：0.20、Mn：1.55、P：0.011、S：0.003、V：0.094、N：0.0124、Alt：0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。

一种免预热大厚度低碳当量500MPa级高强钢的制造方法，包括转炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、板坯加热、高压水除鳞、双机架可逆式轧制、快速冷却、入坑缓冷；其中，板坯加热至1190℃～1250℃，加热时间不低于8min/cm，精轧开轧温度为840～870℃，精轧终轧温度为800℃～820℃，轧后采用快速冷却，冷却区平均冷却速度为5℃/s～20℃/s，冷却终止温度为580～620℃，480～620℃入坑缓冷。