一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板及其制造方法与流程

1.本发明涉及钢板制造技术领域，更具体的公开了一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板及其制造方法。


背景技术：

2.随着我国桥梁逐渐向着大跨度大载荷的方向发展，钢板在施工过程中的焊接性及钢板在服役过程中的长期动载荷下的抗疲劳性和抵抗地震的能力是桥梁行业必须持续关注的问题，进而推广到钢板的成本及力学性能方面，主要表现在钢板成分设计的碳当量和裂纹敏感系数上以及钢板力学性能的纵横向拉伸差异及低屈强比高韧性上。
3.本发明前针对钢板低屈强比用钢常规采用高碳成分正火工艺或者正火轧制工艺生产，但高碳成分设计碳当量相对较高，钢板焊接性及韧性较差，例如见申请号为201610591133.x的专利，公开了“正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢及其生产方法”其化学成分重量百分比为：c：0.08～0.17％，si≤0.55％，mn：0.90～1.70％，p≤0.015％，s≤0.003％，v：0.015～0.055％，ti：0.015～0.055％，ca：0.005～0.015％，n≤0.008％，als≥0.015％，其余为fe和不可避免杂质，且ti/n≥3.4。生产过程中通过正火轧制获得低屈强比桥梁用钢，但不足之处主要在于c含量整体偏高，拉伸及冲击韧性相对较低，且增加大量v，ti贵金属。
4.针对高韧性用钢一般采用低碳成分设计来生产，但低碳成分设计往往屈强比较高，在市场上毫无竞争力。例如申请号为201810100242.6的专利，公开了“一种低屈强比低焊接裂纹敏感性钢的控轧控冷方法”其化学成分重量百分比为：c≤0.10，si＝0.30～0.50，mn＝1.2～1.8，p≤0.020，s≤0.010，nb＝0.010～0.050，ti＝0.01～0.03，cr≤0.30，alt＝0.02～0.06，b≤0.0005，且c
×
nb＝0.18～0.22ppm，pcm≤0.20％，余量为fe和不可避免的杂质元素。该钢板生产过程中采用控轧控冷工艺，钢板屈强比相对较高，一般介于0.81-0.85之间，且只可生产q370qd，q420qd和q460gjc等-20～0℃冲击要求钢种。


技术实现要素：

5.本发明主要解决的技术问题是提供一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板及其制造方法，能够解决现有技术针对钢板低屈强比用钢常规采用高碳成分正火或者正火轧制工艺，工艺导致c含量整体偏高，拉伸及冲击韧性相对较低，且增加大量v，ti贵金属以及针对高韧性用钢一般采用低碳成分设计来生产，但低碳成分设计往往屈强比较高，在市场上毫无竞争力的问题。
6.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板，包括以下按重量百分比计的组分：c：0.08-0.12；si：0.2-0.3；mn：1.40-1.55；p≤0.015；s≤0.002；nb：0.010-0.020；al：0.02-0.04；ti：0.006-0.012；n≤0.004；ceq≤0.38；pcm≤0.20。
7.根据本发明的另外一个方面，提供一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板的制
造方法，包括以下步骤：
8.s1、冶炼、浇铸
9.按照下述成分c：0.08-0.12；si：0.2-0.3；mn：1.40-1.55；p≤0.015；s≤0.002；nb：0.010-0.020；al：0.02-0.04；ti：0.006-0.012；n≤0.004；ceq≤0.38；pcm≤0.20，其余为fe和不可避免杂质在转炉中冶炼，转炉冶炼完成后通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸；
10.s2、选择轧制板坯厚度为227-230mm；
11.s3、加热
12.因钢中含有nb、ti元素，为保证nb、ti元素的固溶且需考虑加热阶段原始晶粒的细小，板坯的加热温度设置在1130-1170℃，在炉时间200-250min；
13.s4、轧制
14.轧制分为粗轧和精轧两个阶段，粗轧精轧均采用大压下；
15.s5、冷却
16.轧制结束后经预矫直机矫直，保证钢板入水时板形平直，入水温度需控制在750-780之间，冷却速率控制在20-30℃/s，终冷温度控制在580-630℃之间，为获得合适的贝氏体和铁素体的两项配比，根据不同的厚度范围设定不同的开冷温度、冷速及终冷温度，不同厚度并匹配合适的mulpic设备水量、喷水组数以及钢板运行速度，具体见下表；
[0017][0018]
s6、热矫直
[0019]
为避免钢板在热矫直过程中发生加工硬化，屈服强度上升，进而影响屈强比，针对热矫直力进行限制，热矫直力限制在300吨以内；
[0020]
s7、剪切及取样
[0021]
因钢板在冷却过程中存在头尾过冷现象，因此需在轧制结束后头尾各切舍200-400mm，保证头尾钢板性能。
[0022]
更进一步的，所述s1中，冶炼前需对来料铁水进行预处理，主要去除s元素到0.005％。
[0023]
更进一步的，所述s1中，为保证钢板低倍质量，连铸机采用轻压下模式，拉速在
0.8m/min-1.0m/min且中间包温度需限制在1530-1550℃。
[0024]
更进一步的，所述s3中，粗轧开轧温度不受限制，出炉后经除鳞箱立即开始轧制，粗轧终止温度在1050℃以上，中间坯待温厚度控制在3-5倍成品厚度之间，精轧机开展温度850-950℃，终轧温度800-840℃，最后一道次压下率≥8％。
[0025]
本发明一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板及其制造方法的有益效果为：
[0026]
(1)、本发明通过采用低碳微铌元素成分设计，在保证钢板冲击韧性、焊接性的基础上，可实现屈强比≤0.83，对整个桥梁行业的发展具有推动性意义。
[0027]
(2)、本发明采用tmcp+水冷工艺，通过终轧及开冷温度的调节，利用贝氏体+铁素体复相技术，可有效实现软硬相配比，进而达到高强度、低屈强比。
[0028]
(3)、通过采用该成分工艺设计，在保证-40℃冲击功≥200j的同时，满足断面纤维率≥85％。
附图说明
[0029]
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
[0030]
图1为实施例1的金相组织图。
具体实施方式
[0031]
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]
实施例
[0033]
本发明实施例的化学成分配比如表1所示。
[0034]
表1化学成分配比(％)
[0035]
项目lrpcmcsimnpsnnbtial实施例10.360.180.100.241.520.0100.00140.00340.0190.0100.031实施例20.370.200.110.231.520.0120.00080.00240.0170.0080.028实施例30.370.190.110.251.530.0100.00120.00310.0180.0090.022实施例40.370.200.110.251.510.0120.00110.00340.0180.0100.035实施例50.370.190.110.251.530.0100.00120.00310.0150.0060.022实施例60.370.200.110.231.520.0120.00080.00240.0170.0080.034实施例70.350.170.090.251.540.0110.00110.00290.0130.0080.033实施例80.370.200.110.241.530.0100.00080.00310.0200.0090.025
[0036]
本发明实施例生产工艺参数如表2，力学性能如表3。
[0037]
表2实际生产工艺
[0038][0039]
表3力学性能试验
[0040][0041]
[0042][0043]
由表1、表2和表3中所列的实施例可以看出，成分设计碳当量ceq≤0.38且pcm≤0.20％，钢板拉伸性能求纵、横向抗拉强度满足540-660mpa，屈服强度≥420mpa，断后伸长率≥20％，屈强比≤0.83；冲击韧性满足-40℃冲击功≥200j，断面纤维率≥85％。其与现有技术相比，在无添加贵重金属元素的基础上，既保证了低焊接裂纹敏感、低温韧性要求，又满足低屈强比要求。
[0044]
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板，其特征在于，包括以下按重量百分比计的组分：c：0.08-0.12；si：0.2-0.3；mn：1.40-1.55；p≤0.015；s≤0.002；nb：0.010-0.020；al：0.02-0.04；ti：0.006-0.012；n≤0.004；ceq≤0.38；pcm≤0.20。2.根据权利要求1所述的一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、冶炼、浇铸按照下述成分c：0.08-0.12；si：0.2-0.3；mn：1.40-1.55；p≤0.015；s≤0.002；nb：0.010-0.020；al：0.02-0.04；ti：0.006-0.012；n≤0.004；ceq≤0.38；pcm≤0.20，其余为fe和不可避免杂质在转炉中冶炼，转炉冶炼完成后通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸；s2、选择轧制板坯厚度为227-230mm；s3、加热因钢中含有nb、ti元素，为保证nb、ti元素的固溶且需考虑加热阶段原始晶粒的细小，板坯的加热温度设置在1130-1170℃，在炉时间200-250min；s4、轧制轧制分为粗轧和精轧两个阶段，粗轧精轧均采用大压下；s5、冷却轧制结束后经预矫直机矫直，保证钢板入水时板形平直，入水温度需控制在750-780之间，冷却速率控制在20-30℃/s，终冷温度控制在580-630℃之间，为获得合适的贝氏体和铁素体的两项配比，根据不同的厚度范围设定不同的开冷温度、冷速及终冷温度，不同厚度并匹配合适的mulpic设备水量、喷水组数以及钢板运行速度；s6、热矫直为避免钢板在热矫直过程中发生加工硬化，屈服强度上升，进而影响屈强比，针对热矫直力进行限制，热矫直力限制在300吨以内；s7、剪切及取样因钢板在冷却过程中存在头尾过冷现象，因此需在轧制结束后头尾各切舍200-400mm，保证头尾钢板性能。3.根据权利要求2所述的一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板的制造方法，其特征在于：所述s1中，冶炼前需对来料铁水进行预处理，主要去除s元素到0.005％。4.根据权利要求2所述的一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板及其制造方法，其特征在于：所述s1中，为保证钢板低倍质量，连铸机采用轻压下模式，拉速在0.8m/min-1.0m/min且中间包温度需限制在1530-1550℃。5.根据权利要求2所述的一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板及其制造方法，其特征在于：所述s3中，粗轧开轧温度不受限制，出炉后经除鳞箱立即开始轧制，粗轧终止温度在1050℃以上，中间坯待温厚度控制在3-5倍成品厚度之间，精轧机开展温度850-950℃，终轧温度800-840℃，最后一道次压下率≥8％。

技术总结
本发明涉及钢板制造技术领域，且公开了一种低碳当量低屈强比高韧性桥梁用钢板，包括以下按重量百分比计的组分：C：0.08-0.12；Si：0.2-0.3；Mn：1.40-1.55；P≤0.015；S≤0.002；Nb：0.010-0.020；Al：0.02-0.04；Ti：0.006-0.012；N≤0.004；Ceq≤0.38；Pcm≤0.20。本发明通过采用低碳微铌元素成分设计，在保证钢板冲击韧性、焊接性的基础上，可实现屈强比≤0.83，对整个桥梁行业的发展具有推动性意义。采用TMCP+水冷工艺，通过终轧及开冷温度的调节，利用贝氏体+铁素体复相技术，可有效实现软硬相配比，进而达到高强度、低屈强比。通过采用该成分工艺设计，在保证-40℃冲击功≥200J的同时，满足断面纤维率≥85％。满足断面纤维率≥85％。满足断面纤维率≥85％。


技术研发人员：刘卫航 刘鹏 刘卫丽 高正文
受保护的技术使用者：宝钢湛江钢铁有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/20