CN107557665A - 一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法。该生产方法包括：冶炼，并浇铸成矩形钢锭；加热和轧制，加热温度为1200℃～1230℃，总在炉时间≥240min；轧制分为第一阶段和第二阶段轧制：第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1130～1180℃，第1～2道次压下量应大于10％，其余至少有1～2道次压下率控制在25％以上；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度≤930℃，中间坯厚度：2.0～3.5倍成品厚度，终轧温度：830～850℃；冷却。钢板具有低屈强比、良好耐腐蚀性能、低温韧性、冷成型性能、焊接性能、可以免涂装使用的优点；生产工艺流程简单，生产周期短，成本低。

Description

一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法。

背景技术

我国所使用的桥梁用钢从最开始的A3级逐步发展到了现在的Q500q甚至更高，传统的桥梁用钢不仅冲击韧性、焊接性、疲劳性等都不太理想，而且在耐大气、海洋腐蚀等性能上表现更差。随着现代桥梁的发展，对桥梁结构的安全可靠性也越来越严格。这不仅对桥梁的设计者是一个巨大的挑战，对桥梁用钢也提出了更高的要求，不仅要具有高强度以满足结构轻量化要求，而且还应具有优良的低温韧性、焊接性、耐腐蚀性及疲劳性能，同时具备维护成本低、节能环保等特性，高性能的耐候桥梁用钢因具有上述性能成为研究热点，耐候桥梁用钢的开发及应用成为桥梁用钢今后的发展趋势。

专利CN105331880A公布了一种高强耐候桥梁钢及其制备方法，经冶炼-连铸-轧制-堆垛缓冷得到，具有强度高、低温韧性优良、屈强比低，焊接性能优良以及耐候性佳的优点。但化学成分中合金含量较多，钢板强度较高。

专利CN104711490A公布了一种低屈强比高性能桥梁用钢及其制造方法，经轧制-超快冷工艺得到屈服强度大于700MPa的低屈强比桥梁用钢。但化学成分中合金含量较多，钢板强度高。

专利CN102021495A公布了一种420MPa高韧性耐候桥梁钢及其热轧板卷的制备方法，经冶炼-连铸-加热-2机架粗轧-7机架精轧-层流冷却-卷取得到高韧性耐候桥梁用钢。但化学成分中含B元素，易产生裂纹缺陷，而且只适用于生产卷板。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法。

本发明提供一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计包括：

C：0.04～0.06％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.1～1.3％、P：≤0.015％、S：≤0.008％，Nb：0.01～0.02％，Cu：0.25～0.35％，Ni：0.3-0.4％，Cr：0.4-0.5％，Als：0.024-0.034％，稀土Ce：0.0005-0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明还提供一种上述耐候桥梁钢板的生产方法，其包括如下步骤：

步骤1)、按照上述化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭；

步骤2)、将钢锭进行加热和轧制，其中：

在加热过程中，加热温度为1200℃～1230℃，总在炉时间≥240min；

轧制分为第一阶段和第二阶段轧制：

第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1130～1180℃，第1～2道次压下量应大于10％，其余至少有1～2道次压下率控制在25％以上；

第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度≤930℃，中间坯厚度：2.0～3.5倍成品厚度，终轧温度：830～850℃；

步骤3)、冷却：

控制轧制结束后，钢板进入层流冷却区域，以10～15℃/s的冷却速度冷却至610～630℃，之后进入冷床冷却。

相对于现有技术，本发明提供的耐候桥梁钢板通过合理的化学成分设计，并采取上述控制轧制控制冷却工艺，获得了以细小铁素体和珠光体为主的金相组织，从而获得了一种屈服强度大于345MPa，具有低屈强比、良好耐腐蚀性能、低温韧性、冷成型性能、焊接性能、可以免涂装使用的，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低等特点的耐候桥梁钢板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例2制备的钢板的金相组织图。

具体实施方式

本发明公开了一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明的目的是提供一种屈服强度大于345MPa，具有低屈强比、良好耐腐蚀性能、低温韧性、冷成型性能以及焊接性能的可以免涂装使用的耐候桥梁钢板。

本发明提供一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计包括：

C：0.04～0.06％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.1～1.3％、P：≤0.015％、S：≤0.008％，Nb：0.01～0.02％，Cu：0.25～0.35％，Ni：0.3-0.4％，Cr：0.4-0.5％，Als：0.024-0.034％，稀土Ce：0.0005-0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明采用超低碳成分设计，降低了碳当量，保证了钢的焊接性能，控制P、S等有害元素含量，提高了低温韧性；添加微量合金元素Nb，有效抑制奥氏体晶粒长大，通过高温大压下，细化奥氏体晶粒，最终得到细小的晶粒组织，通过细晶强化和韧化作用提高钢的强度和低温韧性；添加耐腐蚀性合金Cu、Cr、Ni并控制一定比例，达到耐候特性，还可提高钢的强度；通过Ni/Cu控制，不仅可减少铸坯表面裂纹，还可提高钢的冲击韧性；添加微量稀土Ce，通过稀土的净化作用不仅提高钢的低温冲击韧性，还可以显著改善钢的耐腐蚀性能。

本发明还提供一种上述耐候桥梁钢板的生产方法，其包括如下步骤：

步骤1)、按照上述化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭；

步骤2)、将钢锭进行加热和轧制，其中：

在加热过程中，加热温度为1200℃～1230℃，总在炉时间≥240min；

轧制分为第一阶段和第二阶段轧制：

第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1130～1180℃，第1～2道次压下量应大于10％，其余至少有1～2道次压下率控制在25％以上；

第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度≤930℃，中间坯厚度：2.0～3.5倍成品厚度，终轧温度：830～850℃；

步骤3)、冷却：

控制轧制结束后，钢板进入层流冷却区域，以10～15℃/s的冷却速度冷却至610～630℃，之后进入冷床冷却。

上述生产工艺中，步骤1)是冶炼和浇铸的工序，其具体可以为：

将准备好的低磷(≤0.010％)、低硫(≤0.005％)、低氧(≤0.0040％)、低氮(≤0.0060％)优质废钢和计算配好的其他合金加入实验室100kg真空冶炼炉，抽真空后启动进行熔化冶炼，待熔化后浇铸到矩形钢模中，浇铸成尺寸为220×250×300mm的矩形钢坯。

步骤2)和步骤3)是将钢锭制造成所述钢板的过程，其中加热和轧制的工序具体可以Wie：

用机械手将钢坯装入高温电阻炉中。加热温度1200℃～1220℃，总在炉时间≥240min,确保钢坯温度均匀，待钢坯达到加热要求时，用机械手将钢坯送往φ750×550mm实验轧机。采用两阶段控制轧制工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制。在奥氏体再结晶区轧制时，开轧温度为1130～1180℃，第1～2道次压下量应大于10％，其次至少有1～2道次压下率控制在25％以上，用以充分细化原始奥氏体晶粒；在奥氏体未再结晶区轧制时，此阶段的轧制使奥氏体伸长，晶界面积增加，同时变形导致晶粒内部导入大量的变形带，在其后γ→α相变时形核密度和形核点增多，晶粒进一步细化。设定开轧温度≤930℃，中间坯厚度：2.0～3.5倍成品厚度，终轧温度：830～850℃。

相对于现有技术，本发明提供的耐候桥梁钢板通过合理的化学成分设计，并采取上述控制轧制控制冷却工艺，获得了以细小铁素体和珠光体为主的金相组织，从而获得了一种屈服强度大于345MPa，具有低屈强比、良好耐腐蚀性能、低温韧性、冷成型性能、焊接性能、可以免涂装使用的，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低等特点的耐候桥梁钢板。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

按表1所示的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭加热至1210℃，总在炉时间252分钟，在实验轧机上进行第一阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1176℃，第1～2道次压下量应大于10％，其次至少有1～2道次压下率控制在25％以上，当轧件厚度为45mm时，在辊道上待温至930℃，随后进行第二阶段轧制，即奥氏体未再结晶区轧制。终轧温度为830℃，成品钢板厚度为14mm。轧制结束后，钢板进入层流冷却装置，以10℃/s的速度冷却至630℃，最后即可得到所述钢板。

实施例2

实施方式同实施例1，其中加热温度为1220℃，总在炉时间保温256分钟，第一阶段轧制的开轧温度为1175℃，中间坯厚度为60mm，第二阶段轧制的开轧温度为925℃，终轧温度为836℃，成品钢板厚度为20mm。轧制结束后，钢板进入层流冷却装置，以12℃/s的速度冷却至620℃，最后即可得到所述钢板。该钢板的金相组织图如图1所示。

实施例3

实施方式同实施例1，其中加热温度为1226℃，总在炉时间260分钟；第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，中间坯厚度为80mm；第二阶段轧制的开轧温度为930℃，终轧温度为850℃，成品钢板厚度为40mm；轧制结束后，钢板进入层流冷却装置，以15℃/s的速度冷却至610℃，最后即可得到所述钢板。

表1本发明实施例1～3的化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Cu	Ni	Cr	Als	Ce
												1	0.06	0.21	1.16	0.013	0.002	0.010	0.31	0.36	0.45	0.025	0.0008
2	0.05	0.25	1.20	0.013	0.003	0.014	0.28	0.32	0.43	0.024	0.0011
												3	0.05	0.28	1.26	0.011	0.002	0.018	0.34	0.33	0.46	0.028	0.0024

对本发明实施例1～3的钢板进行力学性能检验，检验结果见表2。

表2本发明实施例1～3的钢板的力学性能

由表2可知，本发明实施例所涉及的桥梁钢均满足屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa，延伸率≥20％，屈强比≤0.85，-40℃纵向冲击功KV₂≥120J。

表3为本发明实施例钢焊接裂纹敏感性系数Pcm和耐腐蚀性能指数I。

表3本发明实施例钢焊接裂纹敏感性系数Pcm和耐腐蚀性能指数I

焊接裂纹敏感系数Pcm值越小，表明钢的焊接性能越好，焊接时不易产生焊接冷裂纹；耐腐蚀性能指数I≥6.0时，表明耐腐蚀性能良好，钢板具备免涂装使用条件，I值越大，表明耐腐蚀性能越好。由表3可知，本发明实施例制备的钢板具备涂装使用条件，腐蚀性能好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种屈服强度345MPa级稀土耐候桥梁钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计包括：

C：0.04～0.06％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.1～1.3％、P：≤0.015％、S：≤0.008％，Nb：0.01～0.02％，Cu：0.25～0.35％，Ni：0.3-0.4％，Cr：0.4-0.5％，Als：0.024-0.034％，稀土Ce：0.0005-0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.一种如权利要求1所述的耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)、按照权利要求1所述的化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭；

步骤2)、将钢锭进行加热和轧制，其中：

在加热过程中，加热温度为1200℃～1230℃，总在炉时间≥240min；

轧制分为第一阶段和第二阶段轧制：

第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1130～1180℃，第1～2道次压下量应大于10％，其余至少有1～2道次压下率控制在25％以上；

第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度≤930℃，中间坯厚度：2.0～3.5倍成品厚度，终轧温度：830～850℃；

步骤3)、冷却：

控制轧制结束后，钢板进入层流冷却区域，以10～15℃/s的冷却速度冷却至610～630℃，之后进入冷床冷却。