[发明专利]超快冷模式下高Ti微Al易焊接低合金结构钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超快冷模式下高Ti微Al易焊接低合金结构钢及其制造方法，所述结构钢化学成分为C：0.09‑0.12%；Si：0.25‑0.40%；Mn：0.85‑1.00%；Ti：0.085‑0.100%；Alt：0.020‑0.040%；P：≤0.020%；S：≤0.0050%；N：≤0.0050%；O：≤0.0040%；H：≤0.0002%；9.5≤Mn/Ti比≤11.5；17≤Ti/N比≤20。通过两阶段控制轧制及轧后超快速冷却方式制造，综合力学性能稳定，具有较好的强度、塑性、韧性，且焊接性能良好。解决现有低合金结构钢性能不稳定、韧性不足、强度指标低、成本偏高、焊接不良等问题。

技术领域

本发明属于中厚板生产技术领域，具体涉及一种低合金结构钢，尤其涉及一种超快冷模式下高Ti微Al易焊接低合金结构钢及其制造方法，其屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥520MPa级、-20℃纵向冲击功≥100J、Ti-Al微合金化、以Ti代Mn、200KJ/cm焊接线能量条件下焊接热影响区-20℃纵向冲击功≥60J、低成本易焊接，钢板厚度规格6-80mm，。

背景技术

近年来，随着钢铁冶炼工艺的持续发展，微合金元素Ti（钛）回收率可稳定在75~85%之间。同时，钢中杂质元素含量明显降低，O含量可控制在0.0030%以内，S含量可控制在0.0050%以内，Ti微合金钢中形成TiO、TiS、Ti2CS倾向显著降低，以固溶及高温析出TiN或Ti(CN)和低温析出TiC或Ti(CN)形式存在。钢中Ti不同存在形式具有不同的作用，而不同钢种性能需求不同，可根据实际需求进行合金化设计及工艺设计，从而充分发挥合金元素的有利作用。Ti 可以消耗钢中游离C、N 原子数量，降低钢的碳当量 CEV和焊接冷裂纹敏感指数Pcm，还可以减缓 C、N 因间隙固溶强化而导致基体的塑韧性降低。TiC、TiN、Ti(CN)在轧制和层流冷却过程中析出，可以钉扎住原奥氏体晶界，抑制其高温下晶粒的长大，细化再结晶晶粒，最终起到细化晶粒的作用。层流冷却过程中的析出物粒径小，具有很强的沉淀强化作用。Ti能够变质钢中的硫化物，将MnS转变为TiS或Ti4C₂S₂，改善钢材横纵向性能差异。另外，含Ti微合金钢中存在难固溶的TiO、TiN等，针状铁素体以其为核心形核长大，可有效提高焊接接头的强韧性。

申请号为“CN 102676927 A”的中国发明专利，一种高Ti微合金化中厚钢板及其制备方法，采用“低碳高Ti”成分设计及实验室真空感应炉冶炼，通过中厚板轧机轧制，充分利用形变诱导析出对奥氏体再结晶的阻止作用，实现未再结晶区控轧，从而可以获得460-690Mpa级不同强度级别且具有良好综合性能的高强度中厚钢板。该专利为实验室模拟轧制结果，钢板厚度为11mm，强度级别涉及460MPa、550MPa及690MPa，并加入贵重合金元素Cr，且690MPa级钢种还加入B。常规的成分设计、较薄的钢板厚度、过多的合金元素Cr，尽管可以获得不同强度级别钢种，但其仅仅为实验室结果，未必具备批量工业生产和推广应用的价值。同时，该专利未提及高Ti处理后相关的焊接性能指标。

申请号为“CN 106086647A”的中国发明专利—一种低合金高强钢Q460C及其生产方法，采用“C ：0.11-0.15%，Mn：1.30-1.50%，Nb：0.01-0 .02%，Ti：0.050-0.070%，Als：0.020-0.040%”成分设计，板坯加热时间≥3 .5h，加热终了温度1100-1190℃，待温厚度为钢板成品厚度3倍以上，精轧累计压下率≥66%，终轧温度810-850℃，终冷温度为630±20℃。该专利采用Nb-Ti复合微合金化，优化控温轧制及ACC控制冷却工艺，得到的F+P组织，力学性能可以满足Q460D要求，实施例中钢板厚度规格≤16mm。高Ti的前提下，加入一定量Nb，其Mn含量与常规Q460设计类似，成本并未明显降低。同时，该专利也未提及高Ti处理后相关的焊接性能指标。