CN101684538A - 一种桥梁用结构钢及其制造方法 - Google Patents
一种桥梁用结构钢及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101684538A CN101684538A CN200810013482A CN200810013482A CN101684538A CN 101684538 A CN101684538 A CN 101684538A CN 200810013482 A CN200810013482 A CN 200810013482A CN 200810013482 A CN200810013482 A CN 200810013482A CN 101684538 A CN101684538 A CN 101684538A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rolling
- bridge
- cooling
- steel
- structural steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明公开一种桥梁用结构钢及其制造方法，化学成分的含量如下(按重量百分)：C0.04％～0.08％、Si0.25％～0.40％、Mn1.20％～1.35％、Cu0.30％～0.45％、Ni0.20％～0.35％、Cr0.30％～0.55％、Mo0.04％～0.07％、V0.02％～0.07％、Al0.02％～0.045％，其余为Fe以及不可避免的杂质。工艺流特点是：采用转炉冶炼，RH或VD真空炉以及LF处理，两阶段控轧控冷工艺，加热温度1150～1200℃，终轧温度在850℃左右，终冷温度在350～550℃之间，冷却速度5～15℃/s，本发明的钢种合金设计经济合理，工艺简单，其屈服强度可达到485～595MPa；具有良好耐腐蚀性能及良好的焊接性。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及桥梁用结构钢及其制造方法，特别涉及到屈服强度485MPa级以上桥梁用结构钢及其制造方法。
背景技术
桥梁用钢是桥梁建设的重要构件，随着社会和经济的发展，对桥梁载重、抗震、耐蚀等的性能要求越来越高，因而，要求桥梁用钢不仅要有优异的强度和韧性、良好的可焊性、低的屈强比以保证大载荷下桥梁的抗断裂性能，而且要有良好的耐大气腐蚀性能以提高桥梁的使用寿命和安全性。
目前国内生产的桥梁钢屈服强度较低，如被大多厂家采用的《桥梁用结构钢GB/T 714-2000》标准，在这个标准中，钢板的最大强度和质量级别为：Q420qE。虽然有文章称已能生产屈服强度为500MPa和690MPa等高级别的桥梁用钢，但大都加入了成本较高含量的Nb、Ti元素，而且还存在诸多问题比如冲击性能、焊接性能和耐腐蚀性能不足，如以下两个专利：
东北大学申请的“一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法”专利，其专利申请号为：03134046.6，利用该技术生产的460MPa级结构钢板，添加有Nb：0.01％～0.02％，Ti：0.005％～0.01％，增加了炼钢成本，还可能有铸坯开裂现象发生；C：0.13％～0.20％，必然降低钢的韧性和冲击性能；加热温度1200～1250℃，能源消量耗较大；终轧温度较低，在780～820℃之间，对轧机的能力要求较高，影响生产节奏和生产效率。
日本株式会社神户制钢所申请的“具有高屈服强度非调质钢板”中国专利，其专利申请号为：200610092574.1，利用该技术生产的可作为桥梁结构用的钢板，其屈服强度能达到450～500MPa左右，但由于其含有较高的Nb、Ti、Ni元素，重量百分比分别为0.06、0.03、0.8，不但增加吨钢成本，还给连铸生产带来很大的技术难度，不利于大工业化连铸生产，且过剩的Ti会引起冲击韧性的降低；
由以上对比专利可知，目前可用于桥梁用的结构钢存在如下不足：
1、碳含量较高，降低钢的韧性；
2、含有Nb、Ti合金元素，生产成本较高；
3、生产工艺能耗大，生产节奏较低；低温冲击韧性较低，使得桥梁在寒冷地区的使用安全性降低。
发明内容
基于上述现有技术存在的问题，本发明公开一种成分设计合理、工艺简单、少量合金元素、高耐腐蚀性能、较低的焊接预热要求的桥梁用结构钢及其制造方法。
本发明主要特点是以较低的C含量，不添加Nb和Ti等贵重元素，其具体化学成分的含量如下(按重量百分)：C0.04％～0.08％、Si0.25％～0.40％、Mn1.20％～1.35％、Cu0.30％～0.45％、Ni0.20％～0.35％、Cr0.30％～0.55％、Mo0.04％～0.07％、V0.02％～0.07％、Al0.02％～0.045％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明本发明所以选择以上合金元素种类及其含量是因为：C：碳对强度、韧性、焊接性能影响很大。碳太低强度达不到目标要求，碳高于0.11％，使延伸、韧性降低。本发明确定最适合的含量0.04％～0.08％；
Si：硅是炼钢脱氧的必要元素。也具有一定固溶强化的作用。为了得到充分的脱氧效果和提高钢的清洁度，本发明硅的含量范围为0.20％％～0.40％；
Mn：锰是提高强度和韧性的主要元素，成本十分低廉，是本发明的主要添加元素，含量限定在1.20％～1.35％；
Al：铝是脱氧元素，可以作为AlN形成元素，有效地细化晶粒，为了达到很好的脱氧效果本发明的Al含量的范围为Al 0.02％～0.045％；
Cu：铜不仅对焊接热影响区硬化性及韧性没有影响，又可使母材的强度提高，并且使低温韧性大大提高，特别还能提高桥梁钢的耐腐蚀性能。但铜含量过高容易在加热或热轧时产生裂纹或使表面质量恶化，必须加入适量的Ni以阻止裂纹的产生，在本发明中，Cu的含量控制在0.30％～0.45％；
Ni：镍对焊接热影响区硬化性及韧性没有影响，可使母材的强度提高，并且使低温韧性大大提高，但其昂贵的价格会导致钢的成本大幅度地提高，而添加镍元素的目的主要是阻止含铜量高的钢坯在加热或热轧时产生裂纹的倾向，故本发明中，Ni的含量控制在0.20％～0.35％：
Cr能扩大铁素体区，提高淬火硬化、耐蚀性的优点，故本发明中加入了Cr，其含量为0.30％～0.55％；
Mo有提高硬度和耐磨性的作用，同时具有不降低钢的低温冲击功的优点，本发明中的Mo含量为0.04％～0.07％；钢中杂质元素P≤0.020％，S≤0.005％，确以减少杂质元素的有害作用；
本发明生产工艺流程为：转炉冶炼→LF/VD精炼→连铸→板坯加热→轧制→层流冷却→堆垛缓冷→探伤→检查、检验→入库。
其特征如下：
炼钢工艺：采取转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行深脱碳，采用RH或VD真空炉处理以及LF处理，降低有害气体O、H、N等以及S的有害作用；进行微合金化，出钢前加入钒铁，其加入量为1～1.5公斤/吨钢，其中含钒50％，然后采用电磁搅拌技术进行连铸。
轧制工艺：采用两阶段控轧控冷工艺，轧前的加热温度控制在1150～1200℃以防止奥氏体晶粒粗大化，保温90～120分钟，轧后起到细化晶粒的作用。
采用两阶段控制轧制和控制冷却，第一阶段在1000～1100℃的奥氏体再结晶温度范围内轧制，累计变形量50％～60％；第二阶段在870～920℃奥氏体未再结晶温度范围内轧制；累计变形量40％～50％，终轧温度在850℃左右，待温到760～780℃开冷，终冷温度在350℃～550℃之间，冷却速度的范围在5～15℃/s，最后得到板条状贝氏体和铁素体组织。
按上述方案生产的桥梁用钢具有以下有益效果：
本发明的屈服强度为485～595MPa；
采用TMCP(Thermal Mechanical Control Process)工艺生产，可以省去正火工序，减少能源消耗和污染物排放；
本发明-20℃冲击大于200J，-40℃冲击大于150J，可以满足国内外任何地方的桥梁建设；
本发明成分的设计经济合理，且防腐指数I高，I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)-7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)2)＞6.6具有良好耐腐蚀性能，可以满足建造跨海大桥和酸雨气候条件下桥梁的建造；其碳当量小于0.45％(Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)，因此具有焊前不需要预热、焊后不需要回火的良好焊接性。
具体实施方式
下面介绍本发明的具体实施方式，
本发明成分的主要特点是含量C较低，并且不添加Nb和Ti等贵重元素，其具体化学成分的含量如下(按重量百分)：C0.04％～0.08％、Si0.25％～0.40％、Mn1.20％～1.35％、Cu0.30％～0.45％、Ni0.20％～0.35％、Cr0.30％～0.55％、Mo0.04％～0.07％、V0.02％～0.07％、Al0.02％～0.045％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明生产工艺流程为：转炉冶炼→LF/VD精炼→连铸→板坯加热→轧制→层流冷却→堆垛缓冷→探伤→检查、检验→入库。
本发明的工艺特点是：
炼钢工艺：采取转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行深脱碳，采用RH或VD真空炉处理以及LF处理，降低有害气体O、H、N等以及S的有害作用；进行微合金化，出钢前加入钒铁，其加入量为1～1.5公斤/吨钢，含钒50％，然后采用电磁搅拌技术进行连铸。
轧制工艺：采用两阶段控轧控冷工艺，轧前的加热温度控制在1150～1200℃以防止奥氏体晶粒粗大化，保温90～120分钟，轧后起到细化晶粒的作用。
采用两阶段控制轧制和控制冷却，第一阶段在1000～1100℃的奥氏体再结晶温度范围内轧制，累计变形量50％～60％；第二阶段在870～920℃奥氏体未再结晶温度范围内轧制；累计变形量40％～50％，终轧温度在850℃左右，待温到760～780℃开冷，终冷温度在350℃～550℃之间，冷却速度的范围在5～15℃/s，最后得到板条状贝氏体和铁素体组织。
表1～3为本发明的几个具体实施例
表1 熔炼成分，Wt％
| 元素 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu | ALs |
| 实施例1 | 0.05 | 0.39 | 1.32 | 0.01 | 0.0031 | 0.50 | 0.32 | 0.061 | 0.066 | 0.38 | 0.033 |
| 实施例2 | 0.051 | 0.38 | 1.30 | 0.013 | 0.004 | 0.54 | 0.30 | 0.060 | 0.064 | 0.38 | 0.028 |
| 实施例3 | 0.042 | 0.32 | 1.33 | 0.013 | 0.0031 | 0.54 | 0.34 | 0.042 | 0.054 | 0.30 | 0.021 |
| 实施例4 | 0.045 | 0.36 | 1.27 | 0.012 | 0.004 | 0.45 | 0.34 | 0.068 | 0.051 | 0.45 | 0.038 |
| 实施例5 | 0.058 | 0.34 | 1.29 | 0.011 | 0.0046 | 0.46 | 0.35 | 0.053 | 0.069 | 0.42 | 0.038 |
表2 工艺参数
| 序号 | 厚度mm | 一次开轧温度℃ | 二次开轧温度℃ | 终轧温度℃ | 入水温度℃ | 反红温度℃ |
| 实施例1 | 20 | 1020 | 880 | 855 | 750 | 375 |
| 实施例2 | 30 | 1060 | 876 | 850 | 740 | 360 |
| 实施例3 | 40 | 1105 | 890 | 865 | 750 | 365 |
| 实施例4 | 40 | 1105 | 890 | 860 | 800 | 475 |
| 实施例5 | 60 | 1125 | 920 | 875 | 810 | 480 |
表3 实物检验结果
Claims (4)
1、一种桥梁用结构钢，其特征在于，化学成分的含量如下，按重量百分：C0.04％～0.08％、Si0.25％～0.40％、Mn1.20％～1.35％、Cu0.30％～0.45％、Ni0.20％～0.35％、Cr0.30％～0.55％、Mo 0.04％～0.07％、V 0.02％～0.07％、Al0.02％～0.045％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
2、用于权利要求1所述的一种桥梁用结构钢的制造方法，其生产工艺流程为：冶炼→LF/VD精炼→连铸→板坯加热→轧制→冷却→堆垛缓冷→探伤→检查、检验→入库，其特征在于：
冶炼及精炼：采取转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行深脱碳，采用RH或VD真空炉处理以及LF处理，出钢前加入V；
连铸：采用电磁搅拌技术进行连铸；
板坯加热：加热温度控制在1150～1200℃，以防止奥氏体晶粒粗大化，保温90～120分钟；
轧制：采用两阶段控制轧制，终轧温度在850℃左右；
冷却：采用控冷工艺，待温到760～780℃开冷，终冷温度350～550℃，冷却速度在5～15℃/s，最后得到板条状贝氏体和铁素体组织。
3、根据权利要求2所述的一种桥梁用结构钢的制造方法，其特征在于，其控轧的两阶段为，第一阶段在1000～1100℃的奥氏体再结晶温度范围内轧制，累计变形量50％～60％；第二阶段在870～920℃奥氏体未再结晶温度范围内轧制，累计变形量40％～50％。
4、根据权利要求2所述的一种桥梁用结构钢的制造方法，其特征在于，出钢前加入钒铁，加入量为1～1.5公斤/吨钢，其中含钒50％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810013482A CN101684538A (zh) | 2008-09-27 | 2008-09-27 | 一种桥梁用结构钢及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810013482A CN101684538A (zh) | 2008-09-27 | 2008-09-27 | 一种桥梁用结构钢及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101684538A true CN101684538A (zh) | 2010-03-31 |
Family
ID=42047910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810013482A Pending CN101684538A (zh) | 2008-09-27 | 2008-09-27 | 一种桥梁用结构钢及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101684538A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101831586A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-15 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低温韧性优异的低碳当量高强度厚钢板及制造方法 |
| CN101831526A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-09-15 | 宁波钢铁有限公司 | 一种特厚板的加工方法 |
| CN102400049A (zh) * | 2010-09-07 | 2012-04-04 | 鞍钢股份有限公司 | 一种490级别建筑结构用耐火钢板及其制造方法 |
| CN104264062A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-07 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种热轧态薄规格高强度桥梁板的制造方法 |
| CN104313486A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-01-28 | 武汉钢铁(集团)公司 | 耐大气腐蚀用钢及其生产工艺 |
| CN104988417A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-21 | 武汉钢铁(集团)公司 | 屈服强度485MPa级耐蚀桥梁用结构钢板及其制造方法 |
| CN105779883A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-20 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 485MPa级TMCP+回火耐候桥梁钢板及生产方法 |
| CN107557660A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 鞍钢股份有限公司 | 一种正火‑50℃低温用钢及其制造方法 |
| CN108998726A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-14 | 南京钢铁股份有限公司 | 厚规格的420MPa级低屈强比低温桥梁钢及生产方法 |
| CN109554523A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-04-02 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种降低低碳贝氏体桥梁钢屈强比的热处理方法 |
| CN110863139A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-06 | 鞍钢股份有限公司 | 耐超低温冲击的420MPa级耐候桥梁钢及生产方法 |
| CN111155032A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-15 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种屈服强度500MPa级稀土高性能桥梁钢板及其生产方法 |
| CN115074620A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-09-20 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种Q345qENH高性能耐候桥梁用钢及其生产方法 |
| CN115341132A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-11-15 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 耐腐蚀460MPa级钢板及其生产方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07126739A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-16 | Kobe Steel Ltd | 引張強さが９８０Ｎ／ｍｍ２級以上の残留応力の低い高靱性高張力鋼板の製造方法 |
-
2008
- 2008-09-27 CN CN200810013482A patent/CN101684538A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07126739A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-16 | Kobe Steel Ltd | 引張強さが９８０Ｎ／ｍｍ２級以上の残留応力の低い高靱性高張力鋼板の製造方法 |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101831586A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-15 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种低温韧性优异的低碳当量高强度厚钢板及制造方法 |
| CN101831526A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-09-15 | 宁波钢铁有限公司 | 一种特厚板的加工方法 |
| CN102400049A (zh) * | 2010-09-07 | 2012-04-04 | 鞍钢股份有限公司 | 一种490级别建筑结构用耐火钢板及其制造方法 |
| CN102400049B (zh) * | 2010-09-07 | 2014-03-12 | 鞍钢股份有限公司 | 一种490级别建筑结构用耐火钢板及其制造方法 |
| CN104264062B (zh) * | 2014-09-15 | 2016-09-28 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种热轧态薄规格高强度桥梁板的制造方法 |
| CN104264062A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-07 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种热轧态薄规格高强度桥梁板的制造方法 |
| CN104313486A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-01-28 | 武汉钢铁(集团)公司 | 耐大气腐蚀用钢及其生产工艺 |
| CN104988417A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-21 | 武汉钢铁(集团)公司 | 屈服强度485MPa级耐蚀桥梁用结构钢板及其制造方法 |
| CN105779883A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-20 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 485MPa级TMCP+回火耐候桥梁钢板及生产方法 |
| CN107557660A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 鞍钢股份有限公司 | 一种正火‑50℃低温用钢及其制造方法 |
| CN108998726B (zh) * | 2018-07-26 | 2020-11-20 | 南京钢铁股份有限公司 | 厚规格的420MPa级低屈强比低温桥梁钢及生产方法 |
| CN108998726A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-14 | 南京钢铁股份有限公司 | 厚规格的420MPa级低屈强比低温桥梁钢及生产方法 |
| CN109554523A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-04-02 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种降低低碳贝氏体桥梁钢屈强比的热处理方法 |
| CN109554523B (zh) * | 2018-10-30 | 2020-11-13 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种降低低碳贝氏体桥梁钢屈强比的热处理方法 |
| CN110863139A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-06 | 鞍钢股份有限公司 | 耐超低温冲击的420MPa级耐候桥梁钢及生产方法 |
| CN111155032A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-15 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种屈服强度500MPa级稀土高性能桥梁钢板及其生产方法 |
| CN115074620A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-09-20 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种Q345qENH高性能耐候桥梁用钢及其生产方法 |
| CN115341132A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-11-15 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 耐腐蚀460MPa级钢板及其生产方法 |
| CN115341132B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-02-28 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 耐腐蚀460MPa级钢板及其生产方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101684538A (zh) | 一种桥梁用结构钢及其制造方法 | |
| CN100372962C (zh) | 屈服强度1100Mpa以上超高强度钢板及其制造方法 | |
| CN100412223C (zh) | 具有优良耐蚀性和抗疲劳性的超高强度钢及其制造方法 | |
| CN101451212B (zh) | 一种高强度钢板及其制备方法 | |
| CN103436811B (zh) | 一种500MPa级工程结构用高性能特厚钢板及其制造方法 | |
| CN101235469A (zh) | 一种高强度易成型耐大气腐蚀钢 | |
| CN101619423A (zh) | 一种高强韧低屈强比易焊接结构钢板及其制造方法 | |
| CN101871077A (zh) | 一种正火型高强度压力容器钢及其制造方法 | |
| CN101824581B (zh) | 一种屈服强度450MPa级高强耐候钢板及其生产方法 | |
| CN108411196B (zh) | 抗拉强度为680MPa级大型移动式压力容器用钢及生产方法 | |
| CN102796967A (zh) | 一种800MPa经济型耐腐蚀高强度钢板 | |
| CN111455269A (zh) | 屈服强度960MPa级甚高强度海工钢板及其制造方法 | |
| CN100419115C (zh) | 一种特高强度耐大气腐蚀钢 | |
| CN110629114A (zh) | 一种低成本高强高韧桥梁钢及其制备方法 | |
| CN102268607A (zh) | 煤矿液压支架专用高强韧钢板及其制造方法 | |
| CN106435379A (zh) | 550MPa级特厚易焊接高韧性抗层状撕裂钢板及其制造方法 | |
| CN113957346B (zh) | 一种屈服强度不小于500MPa高性能桥梁钢及其制备方法和应用 | |
| CN102851615A (zh) | 抗拉强度800MPa级别低屈强比结构钢板及其制造方法 | |
| CN106435360A (zh) | 高强韧耐腐耐候钢板及其制造方法 | |
| CN102029305A (zh) | 一种特厚钢板的生产方法 | |
| CN102400062B (zh) | 低屈强比超高强度x130管线钢 | |
| CN103361573A (zh) | 一种420MPa级含矾氮钢及其生产方法 | |
| CN107287506A (zh) | 一种650MPa级中温中压锅炉钢板及其生产方法 | |
| CN102766809B (zh) | 一种屈服强度高于800MPa的矿井救生舱用热轧带钢及制备方法 | |
| CN109487163B (zh) | 直接淬火型屈服800MPa级结构钢板及其生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100331 |