CN107557668A - TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板及生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.10～1.50%，P：0.010～0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.030%，Ni：0.30～0.40%，Cu：0.25～0.35%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质；生产方法包括加热和轧制工序。本发明钢板成分设计采用低C，Nb微合金化，加入P、Cu、Ni保证良好耐大气腐蚀性能，提高再结晶温度，具低碳当量和裂纹敏感型指数，低屈强比、低温冲韧性优良、焊接性良好等特点。

Description

TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板及生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板及生产方法。

背景技术

从20世纪50年代开始，国外高性能耐候桥梁钢得到了大力发展和应用，例如1955年美国钢铁学会、美国联邦公路局、美国海军和米塔尔美国公司联合立项研究高性能钢，由米塔尔美国公司参与研发和生产，先后开发了HPS50W、HPS70W和HPS100W系列钢种，后纳入ASTM A709标准。2003年，JFE钢铁公司运用钢的显微结构控制技术，生产出超低碳贝氏体钢，并应用超级－在线加速冷却技术（Super－OLAC）进行控制冷却，生产出具有低焊接裂纹系数的高性能桥梁钢板BHS500和BHS700，均具有良好的低温韧性、焊接性和耐蚀性，上述高性能桥梁钢的成功研制和应用取得了良好的经济和社会效益。

近年来，随着钢结构桥梁向大跨度、全焊接结构方向发展，对桥梁结构的安全可靠性提出了更为严格的要求，由此对钢板质量提出了更高的要求，不仅要求高强高韧，还应具有优良的焊接性能和耐腐蚀性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种性能良好的屈服345MPa级耐候桥梁钢板及生产方法。本发明方法成分设计采用低C，适当P、Cu、Ni等保证钢板良好耐大气腐蚀性能，所生产的桥梁钢具有低碳当量和裂纹敏感型指数、低屈强比、低温冲韧性优良、焊接性良好等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的书方案是：一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.10～1.50%，P：0.010～0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.030%，Ni：0.30～0.40%，Cr：0.40～0.50%，Cu：0.25～0.35%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板的组织为铁素体、珠光体和贝氏体复合组织。

本发明所述钢板的最大厚度为30mm。

本发明还提供了一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，所述生产方法包括加热和轧制工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺。

本发明所述加热工序，钢坯的最高加热温度1240～1250℃，均热温度1220-1230℃。

本发明所述加热工序，总加热时间≥200min，均热段在炉时间≥60min。

本发明所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺+轧后ACC冷却工艺。

本发明所述轧制工序，第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1000～1100℃，单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50%。

本发明所述轧制工序，第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为900～920℃，累计压下率为30～50%。

本发明所述轧制工序，轧后进行ACC水冷，入水温度为780-810℃，返红温度600～650℃。

本发明及方法的设计思路如下：

采用低C，适当P、Cu、Ni等保证钢板良好的耐大气腐蚀性能，采用Nb微合金化设计，抑制奥氏体晶粒长大，提高再结晶温度，利于控轧控冷工艺实施，提高钢板强韧性。其中，各组分及含量在本发明中的作用是：

C：碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响。碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。

Si：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。

P、Cu、Ni：主要作用是保证钢板耐大气腐蚀性能。

S：是钢中有害元素，增加钢的脆性。硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少硫在钢中的含量。

Al：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效细化显微组织，并通过析出强化基体。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

本发明TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板性能检测方法参考GB/T 714-2015 桥梁用结构钢。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明化学成分设计采用低C，保证钢板良好的焊接性；采用Nb微合金化设计，抑制奥氏体晶粒长大，提高再结晶温度，辅以Cr、Cu、P、Ni等元素，确保钢板强度、韧性匹配及耐大气腐蚀性能；2、本发明桥梁钢具有良好的低温韧性，组织为珠光体、铁素体和贝氏体的复合组织，钢板最大厚度达到30mm；3、本屈服345MPa级耐候桥梁钢具有低碳当量和裂纹敏感型指数、低屈强比、焊接性能好、耐腐蚀的特点，碳当量：0.36-0.45，耐大气腐蚀指数：0.15-0.20%，屈服强度450-600MPa，抗拉强度530-690MPa，屈强比≤0.90，-40℃冲击功≥120J。

附图说明

图1为实施例1的钢板的显微组织图；

图2为实施例2的钢板的显微组织图；

图3为实施例3的钢板的显微组织图；

图4为实施例4的钢板的显微组织图；

图5为实施例5的钢板的显微组织图；

图6为实施例6的钢板的显微组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺步骤如下所述：

（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线；钢水温度达到1530-1550℃转入VD炉真空脱气处理，真空脱气处理前加入CaSi块或Fe-Ca线改变夹杂物形态，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min。出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.10～1.50%，P：0.010～0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.030%，Ni：0.30～0.40%，Cr：0.40～0.50%，Cu：0.25～0.35%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质；

（2）连铸工序：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热工序：钢坯的最高加热温度1240～1250℃，均热温度1220～1230℃，总加热时间≥200min，均热段在炉时间≥60min；

（4）轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，得到半成品钢板；第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1000～1100℃，此阶段单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为900～920℃，累计压下率为30～50%；轧后进行ACC水冷，入水温度780-810℃，返红温度600～650℃。

实施例1

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板厚度为14mm，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量见表1，碳当量：0.36%，耐大气腐蚀指数：0.15%。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺如下：

（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1530℃转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块；真空脱气处理的真空度为66.6Pa，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；

（2）连铸：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热：最高加热温度1240℃，均热温度1220℃，总加热时间201min，均热段在炉时间60min；

（4）轧制：第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1030℃，单道次压下量为16%，累计压下率为37%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为910℃，累计压下率为41%；轧后进行ACC水冷，入水温度780℃，返红温度600℃。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板力学性能如下：屈服强度456MPa，抗拉强度550MPa，屈强比0.83，-40℃冲击功平均168J；显微组织见图1，由图1可见其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的复合组织。

实施例2

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板厚度为16mm，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量见表1，碳当量：0.40%，耐大气腐蚀指数：0.17%。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺如下：

（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1535℃转入VD炉真空脱气处理，VD前加入Fe-Ca线；真空脱气处理的真空度为66.6Pa，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；

（2）连铸：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热：最高加热温度1241℃，均热温度1221℃，总加热时间205min，均热段在炉时间64min；

（4）轧制：第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1040℃，单道次压下量为13%，累计压下率为43%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为913℃，累计压下率为38%；轧后进行ACC水冷，入水温度782℃，返红温度610℃。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板力学性能如下：屈服强度460MPa，抗拉强度570MPa，屈强比0.81，-40℃冲击功平均138J；显微组织见图2，由图2可见其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的复合组织。

实施例3

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板厚度为16mm，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量见表1，碳当量：0.41%，耐大气腐蚀指数：0.16%。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺如下：

（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1540℃转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块；真空脱气处理的真空度为66.6Pa，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；

（2）连铸：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热：最高加热温度1244℃，均热温度1222℃，总加热时间206min，均热段在炉时间66min；

（4）轧制：第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1070℃，单道次压下量为18%，累计压下率为35%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为915℃，累计压下率为45%；轧后进行ACC水冷，入水温度810℃，返红温度615℃。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板力学性能如下：屈服强度470MPa，抗拉强度580MPa，屈强比0.81，-40℃冲击功平均144J；显微组织见图3，由图3可见其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的复合组织。

实施例4

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板厚度为16mm，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量见表1，碳当量：0.43%，耐大气腐蚀指数：0.18%。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺如下：

（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1542℃转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块；真空脱气处理的真空度为66.6Pa，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分的质量百分含量见表1；

（2）连铸：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热：最高加热温度1246℃，均热温度1224℃，总加热时间200min，均热段在炉时间63min；

（4）轧制：第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1000℃，单道次压下量为15%，累计压下率为30%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为900℃，累计压下率为50%；轧后进行ACC水冷，入水温度787℃，返红温度611℃。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板力学性能如下：屈服强度467MPa，抗拉强度577MPa，屈强比0.81，-40℃冲击功平均154J；显微组织见图4，由图4可见其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的复合组织。

实施例5

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板厚度为16mm，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量见表1，碳当量：0.44%，耐大气腐蚀指数：0.20%。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺如下：

（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1548℃转入VD炉真空脱气处理，VD前加入Fe-Ca线；真空脱气处理的真空度为66.6Pa，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；

（2）连铸：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热：最高加热温度1248℃，均热温度1229℃，总加热时间208min，均热段在炉时间67min；

（4）轧制：第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1060℃，单道次压下量为10%，累计压下率为40%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为918℃，累计压下率为35%；轧后进行ACC水冷，入水温度789℃，返红温度650℃。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板力学性能如下：屈服强度497MPa，抗拉强度606MPa，屈强比0.82，-40℃冲击功平均186J；显微组织见图5，由图5可见其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的复合组织。

实施例6

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板厚度为30mm，所述钢板的化学成分组成及其质量百分含量见表1，碳当量：0.45%，耐大气腐蚀指数：0.18%。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产工艺如下：

（1）冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1550℃转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块；真空脱气处理的真空度为66.6Pa，真空保持时间20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；

（2）连铸：采用200mm厚度的连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；

（3）加热：最高加热温度1250℃，均热温度1230℃，总加热时间218min，均热段在炉时间68min；

（4）轧制：第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1100℃，单道次压下量为20%，累计压下率为50%；第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为920℃，累计压下率为30%；轧后进行ACC水冷，入水温度809℃，返红温度620℃。

本实施例TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板力学性能如下：屈服强度483MPa，抗拉强度595MPa，屈强比0.81，-40℃冲击功平均155J；显微组织见图6，由图6可见其组织为铁素体、珠光体和贝氏体的复合组织。

表1 各实施例中钢板化学成分的重量百分含量（wt%）

表1中，化学成分的余量为Fe和不可避免的杂质。

由上述实施例可知，本方法生产的屈服345MPa级TMCP型耐候桥梁钢板具有良好焊接性和耐大气腐蚀性能、低屈强比、低温冲韧性优良等特点。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.04～0.07%，Si：0.15～0.40%，Mn：1.10～1.50%，P：0.010～0.020%，S≤0.005%，Nb：0.020～0.030%，Ni：0.30～0.40%，Cr：0.40～0.50%，Cu：0.25～0.35%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板，其特征在于，所述钢板的组织为铁素体、珠光体和贝氏体复合组织。

3.根据权利要求1所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板，其特征在于，所述钢板的最大厚度为30mm。

4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括加热和轧制工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺。

5.根据权利要求4所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，钢坯的最高加热温度1240～1250℃，均热温度1220-1230℃。

6.根据权利要求4所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，总加热时间≥200min，均热段在炉时间≥60min。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺+轧后ACC冷却工艺。

8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，第一阶段为再结晶轧制区，轧制温度为1000～1100℃，单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50%。

9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，第二阶段为未再结晶轧制区，轧制温度为900～920℃，累计压下率为30～50%。

10.根据权利要求4-6任意一项所述的一种TMCP型屈服345MPa级耐候桥梁钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，轧后进行ACC水冷，入水温度为780-810℃，返红温度600～650℃。