CN106282789B - 一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法 - Google Patents

一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于低合金钢生产工艺领域，具体涉及一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法。本发明工艺路线如下为：KR铁水预处理—转炉冶炼—LF、RH精炼—连铸—铸坯缓冷—连铸坯料加热—轧制—预矫直—控制冷却—热矫直—堆垛缓冷‑切割精整。本方法实现了60mm‑80mm厚度低碳TMCP型Q420qE桥梁钢的生产，保证低温冲击和强度富裕量，提高了焊接性能。本发明生产的钢板，屈服强度450Mpa‑520Mpa，抗拉强度为560Mpa‑640Mpa，断后延伸率为21%‑26%，夏比冲击功（横向）在‑40℃可以达到240J以上。

Description

一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明属于低合金钢生产工艺领域，具体涉及一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢 及其制造方法。
背景技术
[0002] 随着我国高速公路、铁路及跨海交通等基础交通设施的快速发展，钢结构桥梁跨 度增大、荷载增加，对钢结构桥梁钢板强度提出更高要求，要求钢板具有较高的强韧性，良 好的断口和时效性能，同时要求具有良好的焊接性能、抗疲劳性能及耐大气、海水腐蚀性能 等。随着强度的提升，桥梁用钢的强度也由Q345qD、Q370qD、Q370qE等低合金桥梁钢逐渐升 级到Q420qD、Q420qE等以上级别，并要求具有高强韧性、易焊接性及耐大气腐蚀的高性能桥 梁钢也在开始应用实验。
[0003] 目前，厚规格Q420qE采用中碳设计，采用调质或者控轧+正火状态交货来满足强度 和低温冲击性能。为了提高焊接性能，对C含量、Pcm值提出更高要求，要求钢材不但具有高 的强度、良好的韧性，还要具有良好的焊接性能。
发明内容
[0004] 本发明提供了 一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法，本方法采用低碳 成分设计，利用250mm连铸坯料生产低碳特厚TMCP型Q420qE，利用微合金技术和合理控轧轧 制控乳冷却工艺，克服了传统的生产制造方法难于降低屈强比的局限性，简化了生产工艺、 缩短了生产流程，得到了良好的产品性能，适合批量工业生产，在满足强度、軔性同时，提高 焊接性能。
[0005] 本发明是通过下述的技术方案来实现的：
[0006] 一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢，钢板化学成分质量百分比的组成如下：C: 0.06-0.09%,Si：0.15-0.35%,Mn:1.40-1.55%,P<0.012%,S<0.003%,Cr：0.15-0.25%,A1： 0 • 020-0 • 050%，Nb : 0 • 030-0 • 040%，Ni : 0 • 15-0 • 25%，Ti : 0 • 010-0 • 024%，余量为Fe及不可避 免的杂质。
[0007] 上述低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢的制造方法，工艺路线如下：KR铁水预处理一 转炉冶炼一 LF、RH精炼一连铸一铸坯缓冷一连铸坯料加热一乳制一预矫直一控制冷却一热 矫直一堆垛缓冷-切割精整。
[0008] 上述低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢的制造方法，包括如下步骤：
[0009] (1)转炉冶炼：包括选配化学成分，C: 0 • 06-0 • 09%，Si : 0 • 15-0.35%，Mn: 1 • 40-1.55%,P<0.012%,S<0.003%,Cr：0.15-0.25%,A1:0.020-0.050%,Nb :0.030-0.040%,Ni： 0.15-0 • 25%，Ti : 0 • 010-0 • 024%，余量为Fe及不可避免的杂质；转炉采用顶底复吹转炉冶 炼；
[0010] (2) LF、RH精炼:为了控制气体含量及控制合金元素，采用LF+RH精炼，保证软吹时 间、RH精炼真空度和真空处理时间；脱气结束后软吹时间>20min，RH精炼真空处理时间> 15min;
[0011] (3)连铸:严格全程保护浇注，中液面稳定;连铸中包温度154(TC-155(TC，铸机拉 速为lm/s，连铸成25〇mm的连铸还；
[0012] ⑷连铸坯进缓冷坑进行缓冷，缓冷48小时；
[0013] (5)乳制成型：采用控制乳制模式，对连铸坯料加热，加热温度为1180°C-1250°C， 加热时间为9-10分钟/厘米，进行两阶段控制轧制；
[0014] (6)预矫直:采用5辊预矫直机进行高温矫直，降低钢板头尾翘曲和保证进入水冷 系统钢板平直；
[0015] (7)控乳冷却：低冷速水冷，采用低水压1.5bar进行低冷速冷却，冷却速度5-8 °C/ S，最终钢板冷却到430°C-450°C ;
[0016] ⑻矫直:采用9辊液压矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力；
[0017] (9)堆垛缓冷:对轧制钢板堆垛缓冷48小时，然后进行切割精整。
[0018] 上述低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢的制造方法中，所述步骤(5)中连铸钢坯经过 粗乳机第一阶段乳制后，中间还料厚度为120-160mm，最终成品钢板厚度为60ram-80mm。
[0019] 上述低碳特厚TMCP型Q42〇qE桥梁钢的制造方法中，所述步骤(5)中粗乳开轧温度 1120°C-1180°C，粗轧终轧温度 1050°C-1100°C。
[0020] 上述低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢的制造方法中，所述步骤(5)中精轧开轧在850 r-87(rc，精乳终乳温度820°c-840°c。
[0021]上述低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢的制造方法中，所述(5)中精轧阶段最后三道 次小压下量轧制，采用双道次乳制，减少头尾翘曲，保证乳制后钢板板形良好，顺利进入预 矫直机。
[0022]上述低碳特厚TMCP型Q42〇qE桥梁钢的制造方法中，所述步骤（1)和步骤(2)中，炼 钢过程通过转炉、LF和RH控制P、S含量，要求P控制在120PPm以下，S控制在30PPm。
[0023]连铸过程需要控制拉速和温度，避免出现严重的成分偏析。防止出现内部裂纹、缩 孔等内部缺陷。可米用常规工艺进行，除明确规定的工艺条件外，本发明未特别说明的工艺 部分均按本领域现有技术。
[0024]对上述连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制， 通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒;本发明步骤(6)中通过控制冷 却速率和终冷温度，得到铁素体+贝氏体组织。
[0025]本发明与已有技术相比较，具有下列显著的优点和效果：
[0026] (1)主要通过合理低碳设计，保证Pcm值，通过控制轧制、控乳冷却实现钢板性能， 可在较少合金含量的情况下实现钢板高强度、高初性和低屈强比，提高焊接性能。
[0027] (2)控制粗轧阶段压下量，精乳阶段采用小压下量多道次轧制策略，合理分配压下 量和控制乳制力，得到乳制后的良好板形。
[0028] ⑶通过二阶段控制轧制和轧后冷却，进行48小时缓冷，得到铁素体+贝氏体组织， 可有效的提高抗拉强度，改善加工硬化。
[0029] (4)该制备方法控制轧制和控乳冷却工艺，利用250mm的连铸坯生产60mm-80mm的 S355NL，节省了同类钢板的调质工序，缩短生产周期、成本低，提高了生产效率，节约能源。 [0030] (5)低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢板成分利用少量的Nb、Ti进行复合微合金化， Ni提高钢板低温冲击韧性。
[0031]总之，本发明通过合理的低碳成分设计，利用少量的Nb、Ti进行复合微合金化，利 用Ni提高钢板低温冲击韧性。精轧采用小压下量多道次轧制，保证终乳温度和板形。通过控 制终轧温度、开冷温度，对轧制后钢板进控制冷却，得到TMCP后组织为铁素体+贝氏体，保证 强度和軔性。此发明工艺采用低碳设计，提高焊接性能，，克服了常规正火处理方式生产周 期长、成本高的缺点，可以生产性能稳定的60mm-80mm低碳特厚Q420qE桥梁钢板。
附图说明
[0032]图1为本发明实施例1产品的金相图片；
[0033]图2为本发明实施例2产品的金相图片。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解 本发明，但并不因此限制本发明。
[0035] 实施例1 一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法
[0036] (1)生产钢板所需主要成分按重量百分比为:C: 0 • 060%，Si : 0 • 24%，Mn: 1 • 46%， P:0_007%，S:0.001 %，〇:0• 18%，Al:0.033，Nb :0.038%，Ni :0• 16%，Ti :0.017，其余为Fe 及不可避免的杂质；
[0037] (2)上述配制好的原料在210吨转炉上冶炼，转炉采用顶底复吹转炉冶炼，采用LF+ RH精炼，脱气结束后软吹时间> 20min，RH精炼真空处理时间> 15min;
[0038] (3)连铸中包温度为1540°C-1550°C，铸机拉速为lm/s，连铸成250mmX1820ram X 3550mm连铸坯，连铸坯加热到1200°C，加热时间为9-10分钟/厘米；
[0039] (4)连铸坯进缓冷坑进行缓冷，缓冷48小时；
[0040] (5)采用成型、展宽、延伸三阶段乳制，开乳温度为1148°C，粗乳终乳温度1070°C， 完成成型、展宽和第一阶段延伸乳制；中间坯料为120mm，精轧机开乳温度860°C，最终轧制 成制后60mmX 2040mm X 11200mm，钢板精乳终乳温度830°C ;
[0041] (6)预矫直:采用5辊预矫直机进行高温矫直，降低钢板头尾翘曲和保证进入水冷 系统钢板平直；
[0042] (7)在钢板乳后控制冷却，采用低水压1.5bar进行低冷速冷却，开冷温度为791°C， 冷却速6°C/s，冷却后钢板表面温度为432°C;
[0043] (8)矫直:采用9辊液压矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力；
[0044] (9)乳后钢板堆垛缓冷48小时，然后进行切割精整。
[0045] 本实施例中制造出产品的金相图如图1所示，产品实际测量厚度60.10mm，C为 0.060%,Pcm为0.16,满足低碳要求并且Pcm<0.18。力学检测结果为：屈服强度ReH: 465Mpa，抗拉强度 Rm:588Mpa，延伸率S:27• 5%，-40°C冲击功CVN1:266• 8J，冲击功CVN2: 282.8J，冲击功CVN3:269.4J，冷弯:合格，Z向断面收缩率yzi:49.5 %，Z向断面收缩率yZ2: 51.0 %，Z向断面收缩率yZ2:50.0 %。化学成分、力学性能满足国家标准和客户要求。
[0046] 实施例2 —种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢及其制造方法
[0047] (1)生产钢板所需主要成分按重量百分比为:C: 0.0，73 %，Si : 0 • 26 %，Mn: 1.47 %， P:0.009%，S:0.001%，Cr:0.21%，Al:0.025%，Nb :0.036%，Ni:0_17%，Ti:0_012%，其余为 Fe及不可避免的杂质； _
[0048] (2)上述配制好的原料在210吨转炉上冶炼，转炉采用顶底复吹转炉冶炼，采用LF+ RH精炼，脱气结束后软吹时间>20min，RH精炼真空处理时间>15min;
[0049] (3)连铸中包温度为1540°C_1550°C，铸机拉速为lm/s，连铸成250mmX1820mm X 3850mm连铸坯，连铸坯加热到1200°C，加热时间为9-10分钟/厘米；
[0050] (4)连铸坯进缓冷坑进行缓冷，缓冷48小时；
[0051] (5)采用成型、展宽、延伸三阶段轧制，开轧温度为1157°C，粗轧终乳温度106(TC， 完成成型、展宽和第一阶段延伸乳制；中间坯料为15〇mm，精乳机开轧温度850°C，最终乳制 成制后80mm X 2490mm X 7600mm，钢板精乳终乳温度835 °C ;
[0052] (6)预矫直:采用5辊预矫直机进行高温矫直，降低钢板头尾翘曲和保证进入水冷 系统钢板平直；
[0053] (7)在钢板乳后冷却，采用低水压1 • 5bar进行低冷速冷却，开冷温度为798°C，冷却 速为5°C/s，冷却后钢板表面温度为443°C;
[0054] 8)矫直:采用9辊液压矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力；
[0055] ⑼轧后钢板堆垛缓冷48小时，然后进行切割精整。
[0056] 本实施例中制造出产品的金相图如图2所示，产品实际测量厚度SO.lSmm，力学检 测结果为：屈服强度ReH: 506Mpa，抗拉强度Rm: 594Mpa，延伸率S: 23 • 5%，-50°C冲击功 CVN1:279 • 2J，CVN2:315.9J，CVN3:306.6J，冷弯:合格Z向断面收缩率yzl:44.5 %，Z向断面收 缩率yZ2:41.5%，Z向断面收缩率yz2:44.0 %。化学成分、力学性能满足国家标准和客户要 求。

Claims (1)

1.一种低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢的制造方法，其特征在于，低碳特厚TMCP型 Q420qE桥梁钢化学成分质量百分比的组成如下：(：:0.06-0.09%，51:0.15-0.35%，]^11:1.40-1.55%,P<0.012%,S<0.003%,Cr:0.15-0.25%,A1:0.020-0.050%,Nb :0.030-0.040%,Ni： 0.15-0.25%，Ti: 0.010-〇. 024%，余量为Fe及不可避免的杂质； 所述低碳特厚TMCP型Q420qE桥梁钢，工艺路线如下： KR铁水预处理一转炉冶炼一 LF、RH精炼一连铸一铸坯缓冷一连铸坯料加热一轧制一预 矫直一控制冷却一热矫直一堆垛缓冷-切割精整； 具体步骤如下： ⑴转炉冶炼:包括选配化学成分，C:0.06-0.09%，Si :0 • 15-0 • 35%，Mn: 1.40-1 • 55%，P< 0.012%,S<0.003%,Cr:0.15-0.25%,A1:0.020-0.050%,Nb :0.030-0.040%,Ni：0.15-0.25%, Ti : 0.010-0.024%，余量为Fe及不可避免的杂质;转炉采用顶底复吹转炉冶炼； (2) LF、RH精炼:为了控制气体含量及控制合金元素，采用LF+RH精炼，保证软吹时间、RH 精炼真空度和真空处理时间；脱气结束后软吹时间> 20min，RH精炼真空处理时间> 15min; (3) 连铸:严格全程保护浇注，中液面稳定;连铸中包温度1540°C-1550°C，铸机拉速为 lm/s，连铸成250mm的连铸坯； (4) 连铸坯进缓冷坑进行缓冷，缓冷48小时； (5) 轧制成型：采用控制轧制模式，对连铸坯料加热，加热温度为1180°C-1250°C，加热 时间为9-10分钟/厘米，进行两阶段控制乳制； (6) 预矫直:采用5辊预矫直机进行高温矫直，降低钢板头尾翘曲和保证进入水冷系统 钢板平直； (7) 控乳冷却：低冷速水冷，采用低水压1.5bar进行低冷速冷却，冷却速度5-8°C/S，最 终钢板冷却到43(TC-450°C; (8) 矫直:采用9辊液压矫直机进行矫直，降低钢板内部和表面残余应力； (9) 堆垛缓冷:对乳制钢板堆垛缓冷48小时，然后进行切割精整； 所述步骤⑴和步骤⑵中，炼钢过程通过转炉、LF和RH控制P、S含量，P控制在120ppm以 下，S控制在30ppm; 所述步骤(5)中连铸钢坯经过粗乳机第一阶段轧制后，中间坯料厚度为120_160mm，最 终成品钢板厚度为60mm-80mm;粗轧开轧温度为ll20。C-1180。C，粗轧终轧温度为1050。C-ll◦(rC;精乳开乳温度为85(rC-87(rC，精乳终乳温度为820。C-840。C;精轧阶段最后三道次 小压下量乳制，采用双道次乳制;连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相 变区控制乳制，通过高温区的奥氏体再结晶控制乳制，细化奥氏体晶粒。
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