CN103397251B - 用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢及其工艺 - Google Patents

Abstract

用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.14～0.18%，Si：0.030～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.010，（Nb+V+Ti）0.07～0.12%，Ni：0.15~0.40%，N≤0.012%，ALs：0.015~0.040%；Nb+V+Ti中任意元素不能为零且以任意比例混合；碳当量CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.44%；工艺：转炉冶炼、精炼并连铸成坯；铸坯加热；两阶段控制轧制；堆垛缓冷；精整并待用。本发明生产的150~190mm特厚桥梁钢板各项力学指标均满足GB/T714-2008中100mm钢板的相关要求，屈服强度在345MPa以上桥梁钢板，且无需进行热处理，-40℃KV2冲击功可达到130J以上，板厚1/2处也可达到65J以上，抗层状撕裂性能可达到Z25级别。

Description

用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢及其工艺

技术领域

本发明涉及一种桥梁用钢钢及其制备工艺，具体地属于一种用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢及其工艺。

背景技术

伴随着时代发展、科技的进步，桥梁设计采用了更新、更科学的设计方法，设计整体向大跨度，高通过率（大承载载荷及桥面宽度）、超长服役时间等方向发展，因此，对桥梁钢板的要求也越来越高，桥梁钢板也向着高强度、高韧性、大厚度、大宽度方向发展。

就桥梁钢的厚度而言，若生产150mm以上的厚度的，则均是采用钢水铸锭后进行轧制的方式而进行。采用这种铸锭方式生产，并且还需要采用热处理来改善钢板的高韧性，铸锭的成材率低，质量不均匀，热处理成本高等因素限制了厚规格桥梁钢板的生产及使用。

经检索，中国专利申请号为201010208305.3 的专利文献，其公开了 “Q345q系列特厚桥梁钢板及其生产方法”。但存在的不同是，该专利文献中的提及的最大钢板厚度为130mm，系采用铸锭坯料生产，与本发明的最大厚度190mm及采用300mm厚连铸板坯生产存在着厚度和轧制压缩比的本质差别；同时该发明与本发明还存在着工艺流程的不同，该发明为TMCP+热处理工艺，本发明没有采用热处理工艺，而是采用控制轧制+高温自回火工艺，本发明的工艺控制方法简单于TMCP，且属于短流程不进行热处理。

中国专利申请号为201110291222.X的专利文献，其公开了 “一种厚规格桥梁钢板及其轧制方法”，其生产的板厚仅为60~80mm。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种力学性能指标满足GB/T714-2008中100mm钢板的前提下，厚度达到150~190mm，屈服强度在345MPa以上桥梁钢板，且无需进行热处理的用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢及其工艺。

实现上述目的的措施：

用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.14～0.18%，Si：0.030～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.010，（Nb+V+Ti）0.07～0.12%，Ni：0.15~0.40%，N≤0.012%，ALs：0.015~0.040%，其余为Fe及不可避免的夹杂；其中，Nb+V+Ti中任意元素不能为零，三者以任意比例混合；并满足：碳当量CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.44%；力学性能：屈服强度不低于345MPa，-40℃KV2冲击功不低于130J ，抗层状撕裂性能为Z25级别。

制备用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢的工艺，其步骤：

1）进行转炉冶炼、LF炉和RH炉精炼并连铸成坯，并控制真空脱气处理时间不低于12分钟，钢中O、N、H、P、S均控制在150ppm以下，非金属夹杂物综合（A、B、C、D）≤3级；

2）对铸坯加热，控制加热温度在1180~1220℃；

3）进行两阶段控制轧制：控制第一阶段终轧温度不低于1050℃，每道次压下量不低于20mm/道次，控制板坯厚度比成品厚度厚30~40mm；控制第二阶段开轧温度在880~920℃，终轧温度不低于860℃，累计道次不少于4次；

4）进行堆垛缓冷，堆垛缓冷在不低于680℃下进行，温度低于100℃时缓冷结束；每垛钢板块数不少于3块，当仅生产一块钢板时，可采用同条件钢板堆垛；

5）精整并待用。

本发明中各元素及主要工序的作用

C：钢中最基础的强化元素，也是提高强度最经济的元素，但含量过高会降低钢板的韧性和焊机性能。

Si、Mn：均属于固溶强化元素，可提高强度且对韧性影响较小。

P、S、N：属于钢中有害元素，分别会产生冷脆、热脆及柯氏气团，危害钢的韧性及时效性能。

Nb、V、Ti、Ni：在钢中形成碳化物、碳氮化物，起到细化晶粒和弥散强化作用，也可提高奥氏体稳定性及低温韧性。

Als：细化晶粒，起到强化作用。

本发明在于:冶炼过程中控制夹杂物和有害元素含量，控制真空脱气处理时间≥12分钟，使钢中O、N、H、P、S控制在150ppm以下，非金属夹杂物综合（A、B、C、D）综合≤3级；控制板坯加热加热温度（加热炉均热温度）为1180~1220℃，以使板坯在加热时产生碳化物的固溶和奥氏体晶粒长大，因此温度不能过高，以避免晶粒过于粗大，而过低则导致微合金元素不能固溶在奥氏体区；

轧制采取两阶段控制轧制，即第一阶段轧制结束温度不低于1050℃，道次压下在20mm/道以上，板坯待温厚度为成品厚度+30~40mm，目的在于采用高温大压下使晶粒充分破碎并传递到板坯心部；第二阶段控制开轧温度在880~920℃之间，终轧温度不低于860℃，累计道次不低于4，目的在于进一步细化晶粒，提高韧性和强度。

在不低于680℃下进行堆垛缓冷，温度低于100℃时缓冷结束，每垛钢板块数不小于3块（当仅生产一块钢板时，可采用同条件钢板进行），其目的在于利用钢板自身余热产生自回火效应，促进内部组织均匀，消除带状组织，提高钢板的韧性和抗层状撕裂性能。

本发明与现有技术相比，通过以上工艺而设计生产的150~190mm特厚桥梁钢板各项力学指标均满足GB/T714-2008中100mm钢板的相关要求，屈服强度在345MPa以上桥梁钢板，且无需进行热处理，-40℃KV2冲击功可达到130J以上，板厚1/2处也可达到65J以上，抗层状撕裂性能可达到Z25级别。

附图说明

图1为本发明控制轧制后的金相组织图；

图2为本发明产品的金相组织图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例力学性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

其步骤：

1）进行转炉冶炼、LF炉和RH炉精炼并连铸成坯，并控制真空脱气处理时间不低于12分钟，钢中O、N、H、P、S控制在150ppm以下，非金属夹杂物综合（A、B、C、D）综合≤3级；

2）对铸坯加热，控制加热温度在1180~1220℃；

3）进行两阶段控制轧制：控制第一阶段终轧温度不低于1050℃，每道次压下量不低于20mm/道次，控制板坯厚度比成品厚度厚30~40mm，；控制第二阶段开轧温度在880~920℃，终轧温度不低于860℃，累计道次不少于4次；

4）进行垛缓冷，在不低于680℃下进行堆垛缓冷，温度低于100℃时缓冷结束；每垛钢板块数不少于3块，当仅生产一块钢板时，可采用同条件钢板堆垛；

5）精整并待用。

表1       本发明各实施例及对比例的取值列表（wt%）

表2       本发明各实施例及对比例主要工艺参数列表

表3      本发明各实施例及对比例的力学性能检验结果

从表3可以看出，本发明的桥梁钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率均符合GB/T 714-2008标准中100mm钢板的指标要求，且具有良好的抗层状撕裂性能，Z向拉伸断面收缩率可以达到Z25级别，-40℃夏比冲击功（V型缺口）在140J以上。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (1)

1.用连铸坯生产厚度为150~190mm的桥梁用钢的制备工艺，其步骤：

1）进行转炉冶炼、LF炉和RH炉精炼并连铸成坯，并控制真空脱气处理时间不低于12分钟，钢中O、N、H、P、S均控制在150ppm以下，非金属夹杂物综合（A、B、C、D）≤3级；铸坯组分及重量百分比含量为：C：0.14～0.18%，Si：0.030～0.50%，Mn：1.20～1.60%，P：≤0.015%，S：≤0.010，（Nb+V+Ti）0.07～0.12%，Ni：0.15~0.40%，N≤0.012%，ALs：0.015~0.040%，其余为Fe及不可避免的夹杂；其中，Nb+V+Ti中任意元素不能为零，三者以任意比例混合；并满足：碳当量CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.44%；力学性能：屈服强度不低于345MPa，-40℃KV2冲击功不低于130J ，抗层状撕裂性能为Z25级别

2）对铸坯加热，控制加热温度在1180~1220℃；

3）进行两阶段控制轧制：控制第一阶段终轧温度不低于1050℃，每道次压下量不低于20mm/道次，控制板坯厚度比成品厚度厚30~40mm；控制第二阶段开轧温度在880~920℃，终轧温度不低于860℃，累计道次不少于4次；

4）进行堆垛缓冷，堆垛缓冷在不低于680℃下进行，温度低于100℃时缓冷结束；每垛钢板块数不少于3块，当仅生产一块钢板时，可采用同条件钢板堆垛；

5）精整并待用。