CN102922224B

CN102922224B - 一种桥梁锚板用钢板生产方法

Info

Publication number: CN102922224B
Application number: CN201210263225.7A
Authority: CN
Inventors: 赵乾; 孙卫华; 毕志超; 马兴云; 崔健; 尹世友
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: CN102922224A

Abstract

本发明公开了一种桥梁锚板用钢板生产方法，属于金属材料领域。该工艺利用经转炉炼钢、炉外精炼的连铸板坯，板坯主要化学成分（质量百分比）为：C 0.14～0.18％，Si 0.20～0.50％，Mn 1.10～1.60％，S≤0.010％，微合金化元素（Nb+Cu+Ni）≤0.50％；将两支或以上上述连铸板坯加工坡口后叠放在一起，通过气体保护焊、埋弧焊和真空电子束焊组合焊接成大厚度连铸坯料；然后装车底式炉或均热炉加热，出炉后经厚板轧机轧制，并经控制冷却和热处理后，最终生产制造出大厚度桥梁锚板用钢。本发明生产的钢板保障了良好的耐腐蚀能力和抗低温韧性能力，生产方法工艺简单、成材率高，超声波探伤合格率达到98％以上，低温韧性好，Z向性能等各项指标优异。

Description

一种桥梁锚板用钢板生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种连铸板坯生产桥梁锚板用钢板生产方法。

背景资料

桥梁锚板用钢广泛应用于大型钢索桥、斜拉桥等桥梁锚板的生产加工，产品要求较高的强度，良好的塑韧性及内部质量。受连铸坯料厚度的限制，国内用连铸坯生产保探伤保性能钢板一般最厚到120mm，120mm以上钢板一般采用模铸钢锭、电渣锭等形式轧制生产。传统模铸制坯生产工艺效率低，能耗高，坯料成材率低，同时由于模铸钢锭截面尺寸大，心部质量缺陷难以消除，不能满足高质量特厚钢板的质量要求。电渣重熔法生产的大型板坯，具有非常高的内部质量，适合高品质特厚钢板的生产，但是这种生产工艺效率低，需将钢坯二次熔化，消耗大量能源，导致生产成本高。

发明内容

本发明采用Cu+Ni成分设计，保障了良好的耐腐蚀能力和抗低温韧性能力，并突破连铸坯坯料厚度限制，提供一种利用现有连铸板坯生产保探伤保性能桥梁锚板用钢板生产方法，可实现最大厚度300mm保探伤保性能桥梁钢锚板用钢板的生产。

本发明通过以下技术方案实现：

该工艺利用经转炉炼钢、炉外精炼的连铸板坯，采取多元微合金化成分设计的路线，板坯主要化学成分（质量百分比）为：C 0.14～0.18％，Si 0.20～0.50％，Mn 1.10～1.60％，S≤0.010％，微合金化元素（Cu+Ni）≤0.50％。

设计原则如下：C、Mn为主要强化元素，为降低生产成本，在保证易焊接性的前提下，C、Mn含量尽量高；S元素含量尽量降低，以减少钢中夹杂物等对钢板内部质量的影响；Cu+Ni成分设计，保障了良好的耐腐蚀能力和抗低温韧性能力。

铸坯在炼钢过程中采用炉外精炼脱气，要求100Pa以下保压时间>10分钟以上，其主要目的一是为了充分脱气，尽可能降低钢中氢等气体的含量，减少氢致裂纹等对钢板内部质量的影响；二是为了使钢水中的夹杂物尽可能上浮，减少钢中夹杂物的含量。

连铸板坯，其组合前通过铣床、刨床等机加工方法，去除待复合表面的氧化铁皮、油污等，实现表面洁净，并将各坯料加工成相同尺寸（即长度、宽度相等，厚度可以不同），尺寸偏差<5mm，然后对三条边加工坡口，为下一步的焊接做准备。

连铸板坯叠放在一起后，首先对加工好坡口的三条边采用气体保护焊进行打底焊接，在不对焊接面产生污染的前提下高效地完成基础焊接并为埋弧焊做好准备；

采用气体保护焊对组齐对正、夹紧后的连铸板坯打好坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，焊丝直径1.2-2.0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25 mm，保护气体CO2或Ar+CO2，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm；

采用埋弧自动焊对经气体保护焊打底焊接后三个面上的边缝进行填充及盖面焊接，焊丝直径4.0-6.0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45 mm，熔深10-30mm；

将最后一个面的剩余边缝在高真空下采用真空电子束进行焊接，焊接电压30-150KV，真空度高于1×10-1Pa，焊接电流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，出炉温度控制在1160～1280℃，适当增加高温段保温时间，确保钢板烧透、烧均匀。

轧制过程中采用二阶段轧制法，第一阶段开轧温度1000～1150℃，第二阶段开轧温度820～920℃，开轧厚度不小于成品厚度的1.4倍。在第一阶段轧制，进行高温低速大压下轧制，通过反复再结晶过程细化晶粒；二阶段控制轧制，增加相变形核点细化晶粒，中间坯1.4倍成品厚度是为了保证二阶段轧制过程的累积变形量。

对轧后钢板进行弱水冷却，冷却速度<5℃/S，表面返红温度620～780℃。轧后水冷是为了更快的冷却到相变点，防止晶粒过分长大，低冷却速度是为了减少钢板厚度方向上的组织性能差异。

对钢板进行正火热处理，热处理温度880～930℃，保温时间1.2～2.0min/mm。通过正火热处理使钢板组织均匀，增加钢板的塑韧性及钢板厚度方向组织性能均匀性。

本发明的有益效果在于：本发明的技术方案及制造工艺，充分利用焊接形成的大厚度坯料增加轧制成品钢板的压缩比，由于焊接后坯料为高的真空状态，在后续热加工变形过程中，非常容易焊合在一起，形成一个整体，与基体保持一致。所生产的最厚至300mm的大厚度桥梁锚板用钢板具备良好的综合力学性能，探伤合格率达到98％以上，Q345E级别钢板低温-40℃冲击吸收功平均在160J以上，Z向拉伸断面收缩率达到60％以上，坯材收得率85％以上。

附图说明

图1为：220mm桥梁锚板厚度中心金相组织

实施具体方式

以下结合具体的实施例，对本发明的技术方案进行进一步的说明，但是本发明的技术方案保护范围不以具体实施例为限。

实施例

生产220mm厚桥梁锚板用钢板：

1) 高纯净度钢水冶炼，钢液经转炉冶炼后进行LF+RH双精炼，LF精炼充分去除夹杂、脱硫，RH真空处理保持真空度0.6 Torr下保持10分钟，进一步除去夹杂和气体，经双精炼后保证钢液中的气体[O]为11ppm，[H]为1.5ppm。

2）钢水连铸过程采用全程保护浇注，并使用电磁搅拌、恒速浇注等手段，铸坯低倍分析结果中心偏析优于C2.0，无中间裂纹、疏松等缺陷。生产出两支300mm厚同定尺的连铸坯，熔炼成分分析结果如下表：

化学成分	C	Si	Mn	P	S	Nb	Cu	Ni
									含量wt%	0.18	1.25	1.46	0.016	0.004	0.04	0.1	0.20

3）将生产好的两支300mm厚连铸板坯三条边利用火焰切割方法加工坡口，坡口深度30mm，坡口角度20°。

4）将完成加工坡口的坯料通过铣床加工，去除表面的氧化铁皮、油污等，实现表面洁净，然后将加工好的坯料叠放在一起后。

5）采用气体保护焊的焊接方式，对已加工好坡口的三条边缝进行打底焊接，焊丝直径2.0mm，焊接电压20V，焊接电流200A，焊接速度300mm/min，焊丝干伸长度25 mm，保护气体CO2，保护气体流量20L/min，熔深15mm。

6）将经气体保护焊打底焊接后的三条边缝，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，焊丝直径5.0mm，焊接电压30V，焊接电流400A，焊接速度350mm/min，焊丝干伸长度30 mm，熔深20mm。

7）将剩余边缝在高真空度下采用真空电子束焊接，最终形成600mm大厚度坯料。焊接电压100KV，真空度1.5×10-2Pa，焊接电流300mA，焊接速度150mm/min，熔深35mm。

8）对焊接好的600mm大厚度坯料采用车底式炉加热，出炉温度1210℃。

9）轧制过程中采用二阶段轧制法，第一阶段开轧温度1120℃，第二阶段开轧温度880℃，中间坯厚度300mm；

10）轧后钢板采用弱水冷却，冷却速度3℃/S，表面返红温度680℃。

11）对钢板进行正火热处理，热处理温度890℃，保温时间1.5min/mm。

对实施例钢板按标准进行拉伸、冲击、Z向、探伤等实验检测，结果如下表所示：

生产的220mm厚成品钢板的厚度中心显微组织如图1所示，原钢板组合焊接位置处组织细密，与基体组织一致。

Claims

1.一种桥梁锚板用钢板生产方法，其特征在于：

(1)以两块或两块以上的四周相同尺寸的连铸板坯为原料，所用连铸板坯包含如下化学成分：C 0. 14～0.18 wt%,Si 0.20～0.50 wt%,Mn l.10～1.60wt%,S≤0.010wt%，微合金化元素Nb+Cu+Ni≤0.50wt%；

(2)对所有连铸板坯，通过铣、铇加工方式进行表面清理，并将所有连铸板坯四周加工成相同尺寸，即长度、宽度相等，厚度可以不同，尺寸偏差<5mm；

(3)对所有连铸板坯的三条边加工坡口，坡口深度l0-40mm，坡口角度15-35°；

(4)将加工处理好的连铸板坯叠放在一起，通过采用气体保护焊的焊接方式，对连铸板坯有坡口的三个面上的边缝进行打底焊接，再采用埋弧自动焊进行填充及盖面焊接，最后将剩余边缝在高真空环境下进行真空电子束进行焊接，组焊成400-900mm大厚度坯料；

(5)对焊接好的大厚度坯料采用车底式炉或均热炉进行加热，出炉后轧制、水冷、热处理，最终生产制造出最大厚度至300mm的大厚度桥梁锚板用钢；所述步骤(1)的连铸板坯为经转炉炼钢、炉外精炼、连铸工序的连铸板坯，所述炉外精炼工序中要进行真空脱气处理，要求：在真空度0. 8Torr下保持10分钟以上；所述气体保护焊，其焊丝直径1. 2-2. 0mm，焊接电压20-35V，焊接电流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度15-25 mm，保护气体C0₂或Ar+ C0₂，保护气体流量15-25L/min，熔深5-20mm；所述埋弧自动焊，其焊丝直径4. 0-6. 0mm，焊接电压30-45V，焊接电流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊丝干伸长度25-45 mm，熔深l0-30mm；所述步骤(4)真空电子束焊接，其焊接电压30-150KV，真空度高于1×l0^-lPa，焊接电流l00-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。