CN102021478A

CN102021478A - 高韧性高耐候性桥梁钢及其板卷轧制方法

Info

Publication number: CN102021478A
Application number: CN 201010606201
Authority: CN
Inventors: 蒲玉梅; 谢世红
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102021478B

Abstract

本发明公开了高韧性高耐候性桥梁钢，化学成分重量百分比为：C 0.015～0.055％、Si0.20～0.35％、Mn 0.50-0.80％、P≤0.018％、S≤0.005％、Nb 0.050-0.080％、Ti 0.010-0.020％，Al 0.015～0.040％，Ni 0.25～0.40％、Cu 0.25～0.40％，稀土加入量为0.045～0.08％；其余为Fe和杂质元素。其板卷轧制方法为：加热温度1220～1240℃；粗轧开轧温度1150～1180℃；精轧开轧温度1030～1070℃，精轧终了温度850～890℃，轧后快速冷却，冷却速度16～25℃/s，卷曲温度560-580℃。

Description

高韧性高耐候性桥梁钢及其板卷轧制方法

技术领域

本发明属于低合金高强结构钢领域，尤其涉及高韧性高耐候性桥梁钢及其板卷轧制方法。

背景技术

我国传统的低合金桥梁钢如16Mnq、15MnVq、15MnVNq和14MnNbq等都不具备良好的耐候性能。关于耐候桥梁钢的开发，舞阳钢铁公司生产了A709M-HPS485W钢，采用Cr、Ni、Mo、Cu微合金化并采用控制轧制得到高强度和耐候性；武钢开发了420MPa耐腐蚀桥梁钢WNQ570，主要采用低碳(≤0.06)Cr、Ni、Mo、Cu、Nb微合金化和采用热机械控制轧制技术+驰豫-析出控制技术生产，此外，武钢还开发了一种高强度耐候桥梁钢(针状组织高强度耐候钢及其生产方法200410061112)，采用极低碳、Cu-Cr-Ni-Mo-Nb微合金化及Ti-Al-Zr中的两种或两种以上复合添加，碳含量控制在0.0218％，以减少或抑制渗碳体的析出，主控组织为均匀的贝氏体组织，以得到优良的耐候性能，宝钢开发了高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法(200710045329)采用低碳、低锰(0.01～0.05％)、Cr、Ni、Cu微合金化方法，但其Cr含量4.5～5.5％保证钢的高耐蚀性。以上耐候钢虽然耐蚀性高，但其使用Mo、Cr等贵金属多，成本高，同时，大量合金元素的添加，使耐候钢韧性降低，尤其是低温韧性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高韧性高耐候性桥梁钢及其板卷轧制方法。采用本发明可以降低合金元素的使用，降低成本，同时，在保证耐蚀性的同时，能显著提高韧性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高韧性高耐候性桥梁钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C 0.015～0.055％、Si 0.20～0.35％、Mn 0.50-0.80％、P≤0.018％、S≤0.005％、Nb 0.050-0.080％、Ti 0.010-0.020％，Al 0.015～0.040％，Ni 0.25～0.40％、Cu 0.25～0.40％，稀土加入量为0.045～0.08％；其余为Fe和杂质元素。

本发明还提供高韧性高耐候性桥梁钢的板卷轧制方法，包括加热、粗轧、精轧、卷曲、轧后冷却工序，其特征在于，加热温度1220～1240℃；粗轧开轧温度1150～1180℃；精轧开轧温度1030～1070℃，精轧终了温度850～890℃，在粗轧和精轧之间进行多道次变形，单道次变形量15～25％，累积压下量50～65％；轧后快速冷却，冷却速度16～25℃/s，卷曲温度560-580℃。

下面具体说明本发明技术方案的内容：

本发明中主要通过Nb微合金化和稀土元素的加入，提高钢的强度和耐腐蚀作用，C是强化钢板的有效元素，但是随着含C量的增加，缺口韧性降低，且容易造成钢种S、P偏析，影响钢的耐蚀性能，因此本发明采用低碳，C含量在0.015～0.055％。Mn是强化钢板的有效元素，但其易与S结合形成MnS夹杂，降低钢的耐蚀性，应尽可能降低其含量，综合考虑Mn的作用，其含量控制在0.50-0.80％。Nb推迟奥氏体再结晶温度，与控轧控冷工艺相结合，起到沉淀强化和细化晶粒作用，为弥补C和Mn降低带来的强度损失，应提高其含量在0.050-0.080％。Ti形成的高熔点TiN能够细化铸态组织，同时抑制HAZ晶粒粗化，对钢的沉淀强化和改善焊接性能有优良作用。稀土元素含量低于0.04％以下能够使钢中硫化物球化，降低钢的点蚀敏感性，抑制钢的蚀孔扩展，提高钢的耐蚀性；含量高于0.045％时，稀土除能够使钢中硫化物球化提高耐蚀性外，还能够消除晶界偏析，净化晶界，从而提高钢的组织性能均匀性，提高钢的强度和韧性同时改善耐蚀性，但其含量大于0.08％时，其作用提高不明显，故其含量控制在0.045-0.08％。Cu、Ni复合加入对提高耐腐蚀性、改善钢的强韧性都有作用，降低S含量，防止轧板的分层及分离的产生，特别是对防止层状撕裂非常有效。

本发明获得上述优良性能钢板的制造方法，包括以下步骤：

将坯料在粗轧到精轧之间进行多道次变形，单道次变形量15～25％，累积压下量50～65％。

轧制后，进行适当控制冷却，以15～20℃/S速度冷却到580℃-560℃，之后任意冷却至室温。

本发明具有如下特点：

1、多边形铁素体与弥散分布的少量粒状贝氏体，是本发明所提供钢板的组织特征，表现对应的高强韧性、与良好的耐腐蚀性；

2、采用少量合金元素Si、Mn、Nb、Ti以及稀土元素，利于降低制造成本；

3、轧制过程稍做控制，易操作，保证产品性能稳定。

本发明通过添加较高含量的Nb和稀土，减低碳和锰的含量，明显提高了钢的韧性和耐蚀性，同时减少了钼等贵重合金元素的添加量，降低了生产成本。本发明只需按以上成分控制，在具有通用炼钢精练设备即可实现，并能在具有控冷能力的通用轧钢生产设备上生产出具有韧性高耐候性桥梁钢。采用本发明生产的桥梁板延伸率A达到27.5-31％，Akv(-60℃)320-385J，周期浸润试验72小时相对腐蚀率37.49-35.14％，144小时相对腐蚀率42.8-46.71％。

具体实施方式

根据本发明钢的化学成分范围，经300吨转炉冶炼，经过钢包吹氩、LF炉精炼和连铸，结晶器喂入混合稀土丝，所述的稀土丝中铈含量45-100％。轧制工序，连铸坯经再加热至1220-1240℃后，进入两机架R1和R2粗轧，再经7机架2250连轧机组生产线进行控轧，轧后采用层流冷却工艺，热轧厚度规格10mm和16mm。

本发明桥梁钢化学成分见表1，轧制工艺制度见表2，机械性能见表3，周期浸润试验结果见表4，对比用钢成分见表5。

表1高韧性高耐候性桥梁钢的化学成分(％)

钢号	C	Si	Mn	P	S	Als	Nb	Ti	Ni	Cu	Re
												实施例1	0.015	0.35	0.80	0.011	0.0015	0.015	0.080	0.011	0.26	0.25	0.045
实施例2	0.025	0.32	0.70	0.015	0.0025	0.020	0.070	0.015	0.30	0.30	0.052
												实施例3	0.039	0.28	0.68	0.012	0.003	0.030	0.065	0.018	0.35	0.35	0.068
实施例4	0.045	0.25	0.55	0.017	0.004	0.038	0.055	0.012	0.38	0.38	0.075
												实施例5	0.055	0.20	0.50	0.010	0.002	0.040	0.050	0.020	0.40	0.40	0.080

表2轧制工艺制度

表3高韧性高耐候性桥梁钢力学性能

周期浸润试验

将实施例桥梁钢板按照《TB 2375-1993铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》加工成标准试样，并与Q345C钢做对比，进行72小时和144小时周期浸润试验，试验结果如表4所示，对比用Q345C钢成分见表5。

表4周期浸润试验结果

表5对比用Q345C钢成份(wt％)

将Q345C和实施例桥梁钢经过72小时和144小时后的腐蚀率进行对比，结果在72小时时，本发明桥梁钢与Q345C的相对腐蚀率为35.14-37.49％，144小时的相对腐蚀率为42.8-46.71％，耐蚀性能显著。

Claims

1.一种高韧性高耐候性桥梁钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C 0.015～0.055％、Si 0.20～0.35％、Mn 0.50-0.80％、P≤0.018％、S≤0.005％、Nb 0.050-0.080％、Ti0.010-0.020％，Al 0.015～0.040％，Ni 0.25～0.40％、Cu 0.25～0.40％，稀土加入量为0.045～0.08％；其余为Fe和杂质元素。

2.如权利要求1所述高韧性高耐候性桥梁钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C 0.025～0.045％、Si 0.25～0.32％、Mn 0.55-0.70％、P≤0.018％、S≤0.005％、Nb 0.055-0.070％、Ti 0.012-0.015％，Al 0.020～0.038％，Ni 0.30～0.38％、Cu 0.30～0.38％，稀土加入量为0.052～0.075％；其余为Fe和杂质元素。

3.一种如权利要求1所述高韧性高耐候性桥梁钢的板卷轧制方法，包括加热、粗轧、精轧、卷曲、轧后冷却工序，其特征在于，加热温度1220～1240℃；粗轧开轧温度1150～1180℃；精轧开轧温度1030～1070℃，精轧终了温度850～890℃，在粗轧和精轧之间进行多道次变形，单道次变形量15～25％，累积压下量50～65％；轧后快速冷却，冷却速度16～25℃/s，卷曲温度560-580℃。