專利名稱：一種防止探傷專用鋼板產(chǎn)生氫致裂紋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中厚板制造工藝，特別是提供了一種防止探傷專用板產(chǎn)生氫致裂紋的方法，適用于容器、橋梁、鍋爐、管線鋼、建筑結(jié)構(gòu)用等各鋼種探傷專用板的生產(chǎn)。

背景技術(shù)：
容器、橋梁、鍋爐、管線鋼、建筑結(jié)構(gòu)用等重要用途的熱軋鋼板除了滿足尺寸規(guī)格、力學(xué)性能和表面質(zhì)量等要求外，均要求超聲波探傷檢驗，以保證工程的安全可靠性。但由于探傷合格率低，且波動很大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)周期、合同交貨期及生產(chǎn)成本，探傷問題已成為品種鋼發(fā)展的瓶頸。
影響鋼板探傷不合的因素有氫、偏析、夾雜物等，但經(jīng)過對不同鋼種大量的對比試驗、檢驗和分析，確定鋼板心部的氫致裂紋是造成鋼板探傷不合的主要因素。
鋼板探傷不合的超聲波檢驗圖形見圖1，鋼板心部氫致裂紋照片見圖2～圖4，鋼板探傷合格組織照片見圖5。
鋼板探傷不合主要機理是在冶煉和澆注過程中，氫進入鋼液，在鑄坯凝固過程中，隨著溫度的下降，氫在鋼中的溶解度不斷降低。鑄坯逐漸冷卻時，部分氫逐漸向外擴散，而部分氫仍以原子狀態(tài)過飽和地固溶在鋼中，隨后部分氫沉淀到鑄坯心部的縮孔、疏松以及夾雜物等孔隙中，結(jié)合成分子氫。當(dāng)鑄坯軋制時，孔隙受壓縮，孔隙中部分分子氫，由于體積壓縮而對周圍金屬較大的壓力。
當(dāng)鋼板快速冷卻降到300℃溫度以下，鋼中過飽和的氫不斷析出，不斷向心部孔隙中集聚，并結(jié)合成氫分子形成很大的氫壓力。在氫壓與內(nèi)應(yīng)力交互作用下，超過了金屬強度極限，從而產(chǎn)生了心部裂紋，最終導(dǎo)致超聲波探傷檢驗不合格。
根據(jù)上述探傷不合的機理，關(guān)鍵是要解決鋼中的氫氣含量高的問題。
國內(nèi)外降低鋼中氫氣含量的主要方法有 1.采用RH或VD真空處理，降低氫含量，使鋼中氫≤2ppm。但該方法設(shè)備投入大，成本高。
2.采用氫擴散處理的方法，鋼材在專用的擴散熱處理爐、緩冷箱、等設(shè)備進行氫的擴散，該方法受場地限制，且成本高。
3.采用鋼水中添加鈦元素的方法，如專利號為CN101033513A的中國發(fā)明專利公開說明了“一種抑制氫致離層缺陷的無縫鋼管制造方法”。在鋼水冶煉后加入0.010～0.030％鈦，其機理是形成TiC析出相，人為制造不可逆氫陷阱，捕捉陷阱周圍的氫分子，防止氫的偏聚，從而抑制鋼坯內(nèi)部氫致裂紋的產(chǎn)生，以解決鋼管離層缺陷的問題。
容器、橋梁、鍋爐、管線鋼、建筑結(jié)構(gòu)用等品種鋼，其中部分鋼種含有鈦元素，探傷統(tǒng)計結(jié)果表明鈦含量與鋼板探傷合格率沒有對應(yīng)關(guān)系，如含Ti0.019～0.021％的X60管線鋼等鋼種，在采用本發(fā)明方法前，探傷合格率一直較低。經(jīng)研究鈦元素對抑制鋼板心部氫致裂紋作用很小。
本發(fā)明控制氫含量的方法是通過控制大包覆蓋劑、中包覆蓋劑水分及板坯、成品鋼板采用堆垛緩冷來實現(xiàn)的，沒有使用專用的設(shè)備進行擴氫處理，所以，本發(fā)明不同于上述方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種防止探傷專用鋼板產(chǎn)生氫致裂紋的方法，特別是在沒有RH或VD真空處理設(shè)備和專用氫擴散等設(shè)備的條件下，或為降低成本不使用真空處理設(shè)備情況下，通過降低鋼中氫含量，防止鋼板心部氫致裂紋的產(chǎn)生，以解決探傷專用板探傷合格率低的問題。
本發(fā)明的目的可以通過如下具體方法來實現(xiàn) (1)在LF爐冶煉前對大包覆蓋劑、中包覆蓋劑輔料進行烘烤，使大包覆蓋劑、中包覆蓋劑水分含量≤0.5％。
(2)厚220mm-250mm板坯切割后，進行堆垛緩冷，堆垛緩冷溫度800～950℃，堆垛緩冷時間48小時，使鑄坯中氫含量≤3ppm。
(3)厚度18～70mm成品鋼板空冷至260～500℃時，在冷床區(qū)域快速將鋼板進行堆垛緩冷，堆垛緩冷溫度260～500℃時，鋼板堆垛塊數(shù)≥8塊，厚≥30～70mm鋼板堆垛緩冷時間為48小時，厚≥18mm～<30mm鋼板堆垛緩冷時間為24小時，使成品鋼板最終氫含量小于1ppm。
采用鐵水脫硫處理、LF精煉、全保護澆鑄等方式，控制O、S、P含量和夾雜物數(shù)量，進行Ca變性處理，使鋼中MnS和Al2O3等夾雜物變性為類球狀夾雜物，其有害元素控制S≤0.010％、P≤0.022％，為保證鋼板內(nèi)在質(zhì)量打下基礎(chǔ)。
在LF精煉和連鑄過程中，需要加入輔料有合成渣、鋁礬土、Si-Ca線、魯山石灰、大包覆蓋劑、合成渣等，經(jīng)過多次測量水分，只有大包覆蓋劑和中包覆蓋劑水分含量超標(biāo)，見表1。為了節(jié)約成本，減少工作量，采用重點控制大包覆蓋劑和中包覆蓋劑水分含量的方法。在LF爐冶煉前對大包覆蓋劑、中包覆蓋劑進行烘烤，確保≤0.5％。
表1 沒進行處理的主要原輔料水分測定結(jié)果(％) 厚220mm-250mm板坯切割后，將板坯進行堆垛緩冷，板坯堆垛溫度800～950℃，堆垛緩冷時間48小時，使鑄坯中氫含量≤3ppm。
板坯經(jīng)加熱—控制軋制—控制冷卻—熱矯直后，厚度18～70mm成品鋼板空冷至260～500℃時，在冷床區(qū)域快速將鋼板堆垛緩冷，鋼板堆垛塊數(shù)≥8塊，厚≥30～70mm鋼板堆垛緩冷時間為48小時，厚≥18mm～<30mm鋼板堆垛緩冷時間為24小時。鋼板所采取的緩冷時間是根據(jù)氫擴散模擬計算結(jié)果來確定的。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點 無需采用RH或VD等真空處理和專用氫擴散設(shè)備，本發(fā)明方法簡單、實用、成本低。通過本發(fā)明方法的實施，容器、橋梁、鍋爐、管線鋼、建筑結(jié)構(gòu)用等各鋼種探傷專用板全年平均探傷合格率由70％左右提高到97％以上，并實現(xiàn)在現(xiàn)有工藝設(shè)備條件下，低成本生產(chǎn)高質(zhì)量探傷專用板產(chǎn)品。



圖1為厚40mm鋼板探傷不合的超聲波圖形照片。探傷缺陷波高度為68％左右，缺陷的位置在20mm處，鋼板厚度40mm的一半，即鋼板的心部。
圖2為厚70mm鋼板探傷不合心部裂紋照片。
圖3為厚48mm鋼板探傷不合心部珠光體中穿晶裂紋照片。
圖4為厚48mm鋼板探傷不合裂紋穿過貝氏體組織形態(tài)照片。
圖5為厚48mm鋼板探傷合格組織形態(tài)照片。

具體實施例方式 本發(fā)明將結(jié)合實例對防止探傷專用鋼板產(chǎn)生氫致裂紋的方法進一步詳述 實施例1 X60管線鋼采用兩種工藝進行生產(chǎn)，6C05605爐采用工藝方式為本發(fā)明方法，即采用控制輔料水分+鑄坯緩冷48小時+成品鋼板堆垛緩冷24小時。6C05606爐采用原工藝方式，即沒有控制輔料水分+鑄坯沒有緩冷+成品鋼板空冷。爐號6C05605、6C05606鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、鑄坯加熱、控軋控冷等采用相同的生產(chǎn)工藝。用220mm×1600mm×2800mm板坯軋制成品尺寸20mm×1875mm×11800mm X60管線鋼。X60管線鋼化學(xué)成分如表2，X60管線鋼兩種工藝探傷對比結(jié)果如表3。如表3所示，6C05605爐采用本發(fā)明工藝方式探傷合格率100％，而6C05606爐采用原工藝方式探傷合格率只有39.63％。
表2 X60管線鋼化學(xué)成分(wt％) 表3 X60管線鋼兩種工藝探傷對比結(jié)果
實施例2 表4列出了16MnR、Q345GJCZ15、Q460C鋼種采用兩種工藝的探傷對比結(jié)果。如表4所示，采用本發(fā)明工藝方式鋼板的探傷合格率范圍在95.17～100％，而采用原工藝方式鋼板的探傷合格率范圍在54.87～79.25％，顯然，采用本發(fā)明工藝方式后，鋼板探傷合格率得到明顯提高。
表4 X60管線鋼兩種工藝探傷對比結(jié)果

權(quán)利要求
1、一種防止探傷專用板產(chǎn)生氫致裂紋的方法，其特征在于所述的方法步驟如下
(1)在LF爐冶煉前對大包覆蓋劑、中包覆蓋劑輔料進行烘烤，使大包覆蓋劑、中包覆蓋劑水分含量≤0.5％。
(2)厚220mm-250mm板坯切割后，進行堆垛緩冷，堆垛緩冷溫度800～950℃，堆垛緩冷時間48小時，使鑄坯中氫含量≤3ppm。
(3)厚度18～70mm成品鋼板空冷至260～500℃時，在冷床區(qū)域快速將鋼板進行堆垛緩冷，堆垛緩冷溫度260～500℃時，鋼板堆垛塊數(shù)≥8塊，厚≥30～70mm鋼板堆垛緩冷時間為48小時，厚≥18mm～<30mm鋼板堆垛緩冷時間為24小時，使成品鋼板最終氫含量小于1ppm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防止探傷專用板產(chǎn)生氫致裂紋的方法，其特點是在沒有RH或VD真空處理的條件下，通過控制大包覆蓋劑、中包覆蓋劑水分，以減少LF爐精煉和連鑄過程中鋼水增氫；采用鑄坯堆垛緩冷48小時，促進氫的擴散，使鑄坯中氫含量小于3ppm；在鋼板軋后采用堆垛緩冷24～48小時，充分逸出氫和消除內(nèi)應(yīng)力，使鋼板中H含量小于1ppm，避免探傷專用板心部氫致裂紋的產(chǎn)生。本發(fā)明無需采用RH/VD真空處理設(shè)備和專用擴氫設(shè)備，生產(chǎn)成本低，具有大幅度降低鋼板心部產(chǎn)生氫致裂紋的幾 率，并大幅度提高容器、橋梁、鍋爐、管線鋼、建筑結(jié)構(gòu)用等探傷專用板探傷合格率的優(yōu)點。
文檔編號G01N29/04GK101419139SQ200810105940
公開日2009年4月29日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者李本海, 李春智, 馬長文, 安樹均, 立 曾, 朱振華, 姜中行, 劉春明, 閆智平, 王國連, 張維旭, 李學(xué)儒, 堅 龔, 莉 徐 申請人:首鋼總公司