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法律状态
2022-08-30
实质审查的生效 IPC(主分类):C22C38/04 专利申请号:2022104583899 申请日:20220427
实质审查的生效
技术领域
本发明涉及金属冶炼、轧制技术领域，尤其涉及一种细化铸态组织提高焊丝钢焊缝低温冲击性能的生产方法。
背景技术
焊丝钢的重要评价指标是焊接后的拉伸强度和冲击韧性两个方面，而且低温冲击性能是焊丝钢的一个重要性能指标，焊缝处受焊接热辐射造成焊缝和热影响区影响低温冲击韧性也偏低。在焊接工艺和焊缝成分确定的前提下，焊缝金属的拉伸强度比较稳定，而冲击韧性确存在离散波动性大、部分冲击吸收功低于实际工程所需的最低标准等问题。如何提高焊缝的冲击韧性尤其是低温冲击韧性，是急需解决的问题。由于稀土元素在钢中形成较高熔点的化合物，在钢液凝固前析出，呈细小的质点分布在钢液中，作为非均质形核中心，降低钢液结晶的过冷度，可以细化钢的凝固组织，减少偏析，实现凝固组织。另外稀土作为表活性元素可以使表面张力降低，因此降低了形成临界尺寸的晶核所需要的功，使得结晶核心增加。本发明专利是在焊接钢冶炼生产过程中添加稀土元素，加入后发现稀土可以细化凝固态组织，而粗拉、精拉、镀铜制成焊丝后经过热输入形成钢液后再进行凝固，细化凝固态组织，提高低温冲击性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种细化铸态组织提高焊丝钢焊缝低温冲击性能的生产方法，通过添加细化铸态组织的合金元素提高焊丝钢焊接后焊缝的低温冲击性能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种细化铸态组织提高焊丝钢焊缝低温冲击性能的生产方法，具体工艺包括：采用转炉冶炼—LF精炼—VD真空处理—小方坯连铸—线材轧制成Φ5.5mm、Φ6.5mm盘条，用户使用过程将盘条经过拉拔—镀铜—制成Φ1.2mm、Φ1.0mm、Φ0.8mm成品焊丝；
其中对于盘条抗拉强度700MPa以上的在拉拔过程中进行退火工序；
加入稀土：选择成分满足要求的稀土合金，具体要求：稀土Ce、La或Y元素含量在30％以上，气体[O]含量不大于100ppm，不得存在As、Sn、Sb有害元素；对于不经过VD真空处理工序的，在精炼后期加入，经过VD真空处理的要在破真空后上台浇注时加入，加入后精炼或VD真空处理到浇注的时间不能超过10min。
进一步的，所述焊丝钢的质量百分比的化学成分为：C≥0.15％，Mn0.80-2.00％，P≤0.020％，S≤0.020％，Ni≤0.8％，Cr≤0.5％，Cu≤0.20％，Mo≤0.5％，Ti0.05-0.15％，Al≤0.1％，Si、V适量加入，稀土元素Ce、La或Y等元素：5-200ppm，气体[O]≤20ppm，其余为Fe和其他残余元素。
进一步的，所述焊丝钢的质量百分比的化学成分为：C0.06-0.10％，Mn1.40-1.55％，Si0.80-0.95％，Cr0.10-0.20％，Ti0.05-0.12％，稀土元素Ce14-30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，加入的合金为稀土CeFe合金，加入量为100ppm，稀土合金检测：Ce含量37％，气体氧含量89ppm；
进一步的，盘条经过拉拔—镀铜—制成Φ1.2mm成品焊丝，焊丝拉拔顺行，焊缝成形较好，铺展性能优，添加稀土后-30℃、-40℃低温冲击性能明显提升，冲击均值提升了30％以上。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明所生产的盘条经过拉拔(粗拉、精拉)—镀铜—制成Φ1.2mm成品焊丝，焊丝拉拔顺行，焊缝成形较好，铺展性能优，检验低温冲击性能如下表所示，添加稀土后-30℃、-40℃低温冲击性能明显提升，冲击均值提升了30％以上。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为检测的取点方法示意图；
图2为在小方坯铸坯取20点分析稀土含量的检测结果；
图3为为未加稀土合金的焊接钢；
图4为加入稀土合金的焊接钢；
图5为铸坯稀土夹杂物显示图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明专利的发明内容，选择一个焊接钢牌号进行实例说明。
本发明实例为稀土高强实心焊丝，其质量百分比的化学成分为：
C0.06-0.10％，Mn1.40-1.55％，Si0.80-0.95％，Cr0.10-0.20％，Ti0.05-0.12％，稀土元素Ce14-30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质，杂质中的P≤0.025％，杂质中的S≤0.025％。
一种细化铸态组织提高焊丝钢焊缝低温冲击性能的生产方法，采用转炉冶炼—LF精炼—小方坯连铸—线材轧制成Φ5.5mm、Φ6.5mm盘条，稀土含量检测是在小方坯连铸坯上进行检测，检测的取点方法如图1所示。
稀土合金的加入是在精炼后期加入，此次加入的合金为稀土CeFe合金，加入量为100ppm，稀土合金检测：Ce含量37％，气体氧含量89ppm。小方坯连铸要快速浇注，防止钢水氧化。在小方坯铸坯取20点分析稀土含量的均匀性，稀土存量14-30ppm，除铸坯中心点外(14ppm)其他区域分布较均匀，检测的结果如图2所示，说明稀土在钢中是均匀存在的。取铸坯边部、四分之处、芯部位置观察显微组织，发现加入稀土后，凝固态组织明显得到细化。加稀土的铸坯由外到内原始奥氏体晶粒明显细化，而且铁素体比例明显降低，这也是能提高强度的一个主要因素，检测结果如图3、4所示，图3为未加稀土合金的焊接钢，图4为加入稀土合金的焊接钢。同时在铸坯上检验发现稀土主要存在于球状氧化物类非金属夹杂物中，夹杂物尺寸较小，均为纳米级，而且对单颗粒球状夹杂物形貌发生改变，有夹杂物变性的作用，如图5所示。
用户使用过程将盘条经过拉拔(粗拉、精拉)—镀铜—制成Φ1.2mm成品焊丝，焊丝拉拔顺行，焊缝成形较好，铺展性能优，检验低温冲击性能如下表所示，添加稀土后-30℃、-40℃低温冲击性能明显提升，冲击均值提升了30％以上。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
机译： 低温下具有高抗冲击强度的铸态Ni-Cr-Mo钢的制造方法及其铸态Ni-Cr-Mo钢的方法
机译： 低温下具有高抗冲击强度的铸态Ni-Cr-Mo钢的制造方法及其铸态Ni-Cr-Mo钢的方法
机译： 低温下药芯焊丝电弧焊具有优越的焊点性能，焊缝金属接头具有钢焊缝
