CN107574374A - 一种屈服强度420MPa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420MPa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；加热和轧制：加热温度为1200℃～1220℃，总在炉时间≥240min；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℃；冷却。该钢板屈服强度大于420MPa，具有低屈强比、良好的耐腐蚀性能、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420MPa级稀土耐候桥梁钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种屈服强度420MPa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。随着现代桥梁跨度越来越大，设计时速越来越高，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，对桥梁用钢的质量等级也会有更高的要求，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，因此，综合上述性能的高性能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CN105779883A公布了一种485MPa级TMCP+回火耐候桥梁钢板及生产方法，经TMCP+回火工艺得到高强度、低温韧性优良、焊接性能良好的桥梁钢。但化学成分中添加了Mo、V合金元素，需要经过回火工序，增加了成本。

专利CN101403075A公布了一种屈服强度460MPa的桥梁钢板及其制备方法，经TMCP工艺得到高强度、低温韧性优良、焊接性能优良以及具有一定耐候性能的桥梁钢板。但耐腐蚀性能指数I≤6.0，不能免涂装使用。

专利CN105506450A公布了一种抗震耐候桥梁钢及其制造工艺，经冶炼-连铸-加热-控制控冷-回火工艺得到高强度、低屈强比、高韧性耐候桥梁用钢。但需要经过回火工序，增加了成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种一种屈服强度420MPa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420MPa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：0.05～0.07％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.25～1.45％、P：≤0.015％、S：≤0.008％，Nb：0.025～0.035％，Ti：0.008-0.015％，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)、按照权利要求1所述的的化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭；

步骤2)、加热和轧制，其中：

在加热过程中，加热温度为1200℃～1220℃，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，并采用控制轧制控制冷却工艺获得了以细小铁素体和贝氏体为主的金相组织，从而获得了一种屈服强度大于420MPa，具有低屈强比、良好的耐腐蚀性能、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制备的钢带500倍金相组织图。

具体实施方式

本发明公开了一种屈服强度420MPa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。

本发明提供一种屈服强度420MPa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：0.05～0.07％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.25～1.45％、P：≤0.015％、S：≤0.008％，Nb：0.025～0.035％，Ti：0.008-0.015％，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。

本发明提供的耐候桥梁钢板采用低碳成分设计，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)、按照权利要求1所述的的化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭；

步骤2)、加热和轧制，其中：

在加热过程中，加热温度为1200℃～1220℃，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3)是将钢坯加工成钢板的过程，其中加热和轧制的工序具体可以为：

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，其后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，并采用控制轧制控制冷却工艺获得了以细小铁素体和贝氏体为主的金相组织，从而获得了一种屈服强度大于420MPa，具有低屈强比、良好的耐腐蚀性能、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。该钢带500倍金相组织图如图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	Cu	Ni	Cr	Als	Ce
											1	0.08	0.23	0.63	0.014	0.004	0.31	0.21	0.48	0.025	0.0008
2	0.08	0.21	0.61	0.014	0.004	0.33	0.22	0.47	0.024	0.0042
											3	0.09	0.25	0.73	0.011	0.002	0.34	0.18	0.43	0.028	0.0024

对本发明实施例1～3的钢带进行力学性能检验，检验结果见表2。

表2本发明实施例1～3的钢带的力学性能

本发明实施例所涉及的Q355NH结构钢均满足屈服强度≥355MPa，抗拉强度≥490MPa，延伸率≥22％，且屈强比较低，低温冲击韧性优良。

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，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免涂装使用条件，耐腐蚀性能越好。

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420MPa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：0.05～0.07％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.25～1.45％、P：≤0.015％、S：≤0.008％，Nb：0.025～0.035％，Ti：0.008-0.015％，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所述的的化学成分冶炼，并浇铸成矩形钢锭；

步骤2)、加热和轧制，其中：

在加热过程中，加热温度为1200℃～1220℃，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。