CN109097662A - 一种8～16mm厚TMCP型桥梁板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种8mm～16mm厚的TMCP型桥梁板，其化学成分质量百分比分别为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.30，Mn：1.30～1.40，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.035，Ti：0.010~0.025，Als：0.010~0.045，N≤0.0065，其它为Fe和生产过程中不可避免的杂质；当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.20%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.37%；该桥梁板控制轧制工序采用两阶段控制轧制方式，第一阶段保证有3个道次压下率＞17%，第二阶段保证道次压下率≥15%，第二阶段累计压下率＞70%；保证第一阶段开轧温度≥1050℃，第二阶段开始温度为950℃~870℃。本发明通过合理的成分设计，并改进控制轧制和控制冷却工艺，解决了钢板板形和机械性能较难匹配的技术问题，生产的薄规格桥梁板综合机械性满足国标要求，板形合格率大幅提升。

Description

一种8～16mm厚TMCP型桥梁板及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种TMCP型桥梁板及其生产方法，尤其涉及一种8mm～16mm厚的TMCP型桥梁板及其生产方法。
背景技术
随着大型钢结构桥梁向全焊接结构和高参数方向发展，对桥梁结构的安全可靠性要求越来越严格，这就对桥梁用钢板质量提出了更高的水准，即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、抗焊接热影响和裂纹敏感特性等，以满足钢结构的安全可靠、长寿等要求。采用TMCP工艺生产桥梁板，能满足产品具有良好的综合机械性能，保证高韧性、低屈强比、优良焊接性，但此工艺生产的桥梁板中的C的质量百分含量通常小于等于0.10；对于厚度小于等于16mm的薄规格桥梁板，采用TMCP工艺存在板形控制和性能控制难以匹配的问题：即若保证力学性能，则钢板容易出现浪形，板形合格率较低；若要保证板形，则力学性能达不到用户要求；此类问题严重阻碍了桥梁板厚度规格的扩展，限制了产品应用领域。
发明内容
本发明提供一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板及其生产方法，通过优化成分设计、改进生产工艺，可生产出综合机械性能优异和良好板形的桥梁板，解决了现有技术中钢板板形和机械性能较难匹配的技术问题。
解决上述技术问题的技术方案为：
一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其化学成分质量百分比分别为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.30，Mn：1.30～1.40，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.035，Ti：0.010~0.025，Als：0.010~0.045，N≤0.0065，其它为Fe和生产过程中不可避免的杂质；其中，当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.20%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.37%。
上述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其化学成分质量百分比优选为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.20，Mn：1.30～1.35，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.030，Ti：0.010~0.020， Als：0.010~0.030，N≤0.0065，其它为Fe和生产过程中不可避免的杂质；当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.19%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.36%。
上述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其探伤能力达到GB/T 2970中Ⅰ级标准，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥510MPa，延伸率≥20%，180°弯曲试验在试样外表面无肉眼可见的裂纹，V型纵向-40℃冲击功≥120J，屈强比≤0.85。
一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、控制轧制和冷却工序；所述连铸坯化学成分质量百分比分别为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.30，Mn：1.30～1.40，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.035，Ti：0.010~0.025， Als：0.010~0.045，N≤0.0065，其余为Fe和其它不可避免的杂质；当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.20%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.37%。
上述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，所述控制轧制工序，采用两阶段控制轧制方式，第一阶段保证有3个道次压下率＞17%，第二阶段保证道次压下率≥15%，第二阶段累计压下率＞70%；保证第一阶段开轧温度≥1050℃，第二阶段开始温度为950℃~870℃。
上述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，所述控制轧制工序，当8mm≤钢板成品厚度＜10mm时，第二阶段开始温度为950℃~920℃；当钢板成品厚度在10mm~14mm时，第二阶段开始温度920℃~890℃；钢板成品厚度在14mm~16mm时，第二阶段开始温度900℃~870℃。
上述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，所述冷却工序，采用ACC控制冷却工艺，ACC采用集中冷却，冷却水集管采取间隔开启的方式进行冷却，终冷温度控制在600℃~650℃，冷却后钢板带温矫直，保证钢板平直度及提高钢板伸长率。
本发明创新之处：
本发明通过合理的化学成分设计，不同的碳含量，采用不同的焊接评估指数：当C质量百分比为0.11~0.12时，采用焊接裂纹敏感性指数Pcm（%）评估钢材的可焊性，Pcm（%）=Cwt%+Si wt%/30+(Mn wt% +Cu wt% +Cr wt%)/20+Ni wt%/60+Mo wt%/15+Vwt%10+5B wt%，Pcm的值介于0.18~0.20之间；当C质量百分比为0.13~0.14时，采用碳当量CEV（%）评估钢材的可焊性，CEV（%）=C wt%+ Mn wt%/6+(Cr wt% +Mo wt%+ V wt%)/5+(Ni wt%+ Cu wt%)/15，CEV的值介于0.35~0.37之间；采用此成分设计，由于C质量百分比适当，钢板最终组织中珠光体比例较多，可以得到较低屈强比的桥梁板。
在轧制时第一阶段保证有3个道次压下率＞17%，第二阶段每道次压下率≥15%，累计压下率＞70%，保证第二阶段奥氏体未再结晶区开轧温度870℃~950℃，轧制过程中钢板不再发生再结晶，使钢板内部留有较大的畸变能，增加了铁素体形核点，在轧制过程中形成更加细小的铁素体和珠光体两相组织，保证钢板的低屈强比和低温冲击韧性。
本发明的控制冷却工艺，为保证薄规格8mm～16mm产品具有良好的板形，成分设计时C质量百分比0.11～0.14，将终冷温度控制在600℃~650℃，采用此种成分设计及冷却工艺设计，钢板最终得到稳定的铁素体加珠光体组织，不再发生相变，既能保证钢板板形，足够的珠光体组织比例又能满足强度指标要求；冷却后钢板带温矫直，保证钢板的平直度及提高钢板伸长率；控冷工艺，采用ACC集中冷却模式，冷却水集管间隔开启、侧喷吹扫的方式进行冷却，即对于ACC加速控制冷却装置，冷却水集管开启第1、3、5、7共4组水，其他组（第2、4、6、8、9、10、11、12、13、14、15）冷却水集管全部关闭，开启1组侧喷水吹扫钢板残留冷却水，实现钢板均匀冷却。
本发明的有益效果为：
本发明的钢板交货状态为TMCP，本发明通过合理的成分设计，并改进控制轧制和控制冷却工艺，生产的8mm～16mm厚的薄规格桥梁板综合机械性满足标准GB/T 714-2015要求，钢板出现浪形的机率大幅降低，板形合格率大幅提升，且具有高强韧性、低屈强比、优良焊接性的特点，扩大了产品厚度规格，可广泛应用于各种大型桥梁工程上，在同类企业中具有较强的竞争优势。
附图说明
图1是本发明实施例1中8mm厚度规格桥梁板的200×显微组织图；
图2是本发明实施例2中10mm厚度规格桥梁板的200×显微组织图；
图3是本发明实施例3中12mm厚度规格桥梁板的200×显微组织图；
图4是本发明实施例4中16mm厚度规格桥梁板的200×显微组织图。
具体实施方式
本发明一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其化学成分质量百分比分别为：C：0.11~0.14；Si：0.10~0.30，优选0.10~0.20；Mn：1.30～1.40，优选1.30～1.35；P＜0.016；S＜0.005；Nb：0.020~0.035，优选0.020~0.030；Ti：0.010~0.025，优选0.010~0.020； Als：0.010~0.045，优选0.010~0.030；N≤0.0065，其它为Fe和生产过程中不可避免的杂质；当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.20%，优选0.18%~0.19%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.37%，优选0.35%~0.36%。
本发明8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其探伤能力达到GB/T 2970中Ⅰ级标准，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥510MPa，延伸率≥20%，180°弯曲试验在试样外表面无肉眼可见的裂纹，V型纵向-40℃冲击功≥120J，屈强比≤0.85。
本发明还提供一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、控制轧制、冷却工序，其中：控制轧制工序，采用两阶段控制轧制方式，第一阶段保证有3个道次压下率＞17%，第一阶段开轧温度≥1050℃，二阶段开轧时的待温厚度为钢板成品厚度的3.5倍以上，第二阶段累计压下率＞70%，保证第二阶段开始温度；当8mm≤钢板成品厚度＜10mm时，第二阶段开始温度950℃~920℃，当钢板成品厚度在10mm~14mm时，第二阶段开始温度920℃~890℃；钢板成品厚度在14mm~16mm时，第二阶段开始温度900℃~870℃，保证第二阶段每道次压下率≥15%；第一阶段再结晶区采用大压下工艺，保证有足够的驱动力获得细小的原始奥氏体晶粒；第二阶段在未再结晶区采用大道次压下率的工艺，增加了金属的变形速率和相变驱动力，使奥氏体晶界面积和变形带密度明显增加，形核点大大增多，最终得到组织细小均匀的铁素体和珠光体的双相组织。
冷却工序，采用ACC加速控制冷却工艺，ACC采用集中冷却，冷却水集管间隔开启的方式进行冷却，终冷温度控制在600℃~650℃，将冷却后钢板带温矫直，保证钢板平直度及提高钢板伸长率。
以下通过具体实施例1～4对本发明做进一步说明：
实施例1～4选用220mm断面连铸坯以保证压缩比，生产厚度规格为8mm～16mm的桥梁板。
实施例1：生产试验厚度规格为8mm的桥梁板，铸坯化学成分质量百分比为C：0.12，Si：0.10，Mn：1.40，P：0.012，S：0.003，Nb：0.025，Ti：0.015， Als：0.032，N：0.0040，Pcm：0.19；
钢板开轧温度1075℃，待温厚度32mm，第二阶段累计压下率75%；第二阶段开始温度950℃，第二阶段每道次压下率≥15%；终冷温度控制在650℃，将冷却后钢板带温矫直；
采用上述方法生产的厚度规格为8mm的桥梁板，其力学性能检测结果：屈服强度435MPa，抗拉强度525MPa，延伸率28.5%，屈强比0.83，-40℃冲击功144J、155J、125J，180°弯曲试验合格，钢板无浪形缺陷。
实施例2：根据上述方法试验厚度规格为10mm的桥梁板，铸坯化学成分质量百分比为C：0.13，Si：0.25，Mn：1.30，P：0.015，S：0.004，Nb：0.020，Ti：0.025， Als：0.015，N：0.0035，CEV：0.35；
钢板开轧温度1050℃，待温厚度40mm，第二阶段累计压下率75%；第二阶段开始温度920℃，第二阶段每道次压下率≥15%；终冷温度控制在630℃，将冷却后钢板带温矫直；
采用上述方法生产的厚度规格为10mm的桥梁板，其力学性能检测结果：屈服强度440MPa，抗拉强度545MPa，延伸率29%，屈强比0.81，-40℃冲击功220J、238J、245J，180°弯曲试验合格，钢板无浪形缺陷。
实施例3：根据上述方法试验厚度规格为12mm的桥梁板，铸坯化学成分质量百分比为C：0.11，Si：0.20，Mn：1.35，P：0.012，S：0.003，Nb：0.035，Ti：0.010， Als：0.025，N：0.0043，Pcm：0.18；
钢板开轧温度1068℃，待温厚度48mm，第二阶段累计压下率75%；第二阶段开始温度890℃，第二阶段每道次压下率≥15%；终冷温度控制在620℃，将冷却后钢板带温矫直；
采用上述方法生产的厚度规格为12mm的桥梁板，其力学性能检测结果：屈服强度415MPa，抗拉强度520MPa，延伸率31%，屈强比0.80，-40℃冲击功285J、262J、296J，180°弯曲试验合格，钢板无浪形缺陷。
实施例4：根据上述方法试验厚度规格为16mm的桥梁板，铸坯化学成分质量百分比为C：0.14，Si：0.17，Mn：1.32，P：0.008，S：0.002，Nb：0.022，Ti：0.020， Als：0.045，N：0.0050，CEV：0.36；
钢板开轧温度1068℃，待温厚度56mm，第二阶段累计压下率71.4%；第二阶段开始温度870℃，第二阶段每道次压下率≥15%；终冷温度控制在600℃，将冷却后钢板带温矫直；
采用上述方法生产的厚度规格为16mm的桥梁板，其力学性能检测结果：屈服强度430MPa，抗拉强度565MPa，延伸率28%，屈强比0.76，-40℃冲击功322J、305J、274J，180°弯曲试验合格，钢板无浪形缺陷。

Claims (7)

1.一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其特征在于：所述桥梁板的化学成分质量百分比分别为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.30，Mn：1.30～1.40，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.035，Ti：0.010~0.025，Als：0.010~0.045，N≤0.0065，其它为Fe和生产过程中不可避免的杂质；其中，当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.20%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.37%。
2.如权利要求1所述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其特征在于：所述桥梁板的化学成分质量百分比优选为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.20，Mn：1.30～1.35，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.030，Ti：0.010~0.020， Als：0.010~0.030，N≤0.0065，其它为Fe和生产过程中不可避免的杂质；当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.19%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.36%。
3.如权利要求1或2所述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板，其特征在于：所述桥梁板的探伤能力达到GB/T 2970中Ⅰ级标准，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥510MPa，延伸率≥20%，180°弯曲试验在试样外表面无肉眼可见的裂纹，V型纵向-40℃冲击功≥120J，屈强比≤0.85。
4.一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、控制轧制和冷却工序；其特征在于：所述连铸坯化学成分质量百分比分别为：C：0.11~0.14，Si：0.10~0.30，Mn：1.30～1.40，P＜0.016，S＜0.005，Nb：0.020~0.035，Ti：0.010~0.025， Als：0.010~0.045，N≤0.0065，其余为Fe和其它不可避免的杂质；当C质量百分比为0.11~0.12时，焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.18%~0.20%；当C质量百分比为0.13~0.14时，碳当量CEV为0.35%~0.37%。
5.如权利要求4所述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，其特征在于：所述控制轧制工序，采用两阶段控制轧制方式，第一阶段保证有3个道次压下率＞17%，第二阶段保证道次压下率≥15%，第二阶段累计压下率＞70%；保证第一阶段开轧温度≥1050℃，第二阶段开始温度为950℃~870℃。
6.如权利要求5所述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，其特征在于：所述控制轧制工序，当8mm≤钢板成品厚度＜10mm时，第二阶段开始温度为950℃~920℃；当钢板成品厚度在10mm~14mm时，第二阶段开始温度920℃~890℃；钢板成品厚度在14mm~16mm时，第二阶段开始温度900℃~870℃。
7.如权利要求4或5或6所述的一种8～16mm厚的TMCP型桥梁板的生产方法，其特征在于：所述冷却工序，采用ACC控制冷却工艺，ACC采用集中冷却，冷却水集管采取间隔开启的方式进行冷却，终冷温度控制在600℃~650℃，冷却后钢板带温矫直，保证钢板平直度及提高钢板伸长率。
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