CN110106441A - TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板及生产方法 - Google Patents

TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，涉及钢铁冶炼技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.14%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.35%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ni≤0.18%，Cr≤0.18%，Nb：0.020%～0.035%，Alt：0.025%～0.050%，Ti：0.008%～0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明优化成分设计，研制开发出具有优异力学性能和焊接性能的高性能Q370桥梁钢，缩短了工艺流程，同时也降低合金成本。

Description

TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板及生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板及生产方法。
背景技术
桥梁关键结构的安全性、可靠性和耐久性，对桥梁钢向高强度、高韧性、低屈强比、易焊接等多项指标集成的高性能化方向发展提出了明确的要求。Q370桥梁钢是目前我国在大跨度钢桥中应用最广、用量最大的桥梁钢品种，但是，Q370桥梁钢板以正火状态交货，各桥梁厂反映存在碳含量和碳当量较高、接头冲击功偏低等问题，各钢厂也会存在生产难度较大、生产成本较高的问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.14%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.35%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ni≤0.18%，Cr≤0.18%，Nb：0.020%～0.035%，Alt：0.025%～0.050%，Ti：0.008%～0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明优化成分设计，采用低碳、微Nb、低碳当量的成分设计和TMCP生产工艺，充分发挥Nb在控轧控冷工艺过程中对铁素体晶粒细化和析出强化两方面的显著作用，研制开发出具有优异力学性能和焊接性能的高性能Q370桥梁钢，缩短了工艺流程，同时也降低合金成本。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，钢板成品最大厚度为80mm，且厚度H为10≤H≤50mm时，Ni：0%, Cr：0%；厚度H为50＜H≤80mm时，Ni：0.10%～0.18%，Cr：0.10%～0.18%。
本发明的另一目的在于提供一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工艺，
冶炼、连铸工艺具体为铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理和连铸，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
加热工序采用150～260mm厚度连铸坯，总在炉时间按8～16min/cm计算，均热时间按1.4min/cm以上计算，出钢温度1160～1230℃；
控轧控冷工序采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，第一阶段粗轧终轧温度控制为1000～1100℃，第二阶段开轧温度为840～920℃，终轧温度为780～860℃，轧后采用DQ超快冷快速冷却，冷却速度3～5℃/s，返红温度为540～660℃。
前所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，钢板成品厚度为16mm，其化学成分及质量百分比如下：钢板成品厚度为16mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.11%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.43%～1.50%，P≤0.015 %，S≤0.005%，Ti：0.01%～0.02%，Nb：0.025%～0.035%，Alt：0.028%～0.038%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质；
炼钢工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为274min，均热时间为66min，出钢温度为1194℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1080℃，第二阶段精轧开轧温度935℃，终轧温度814℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度3℃/s，返红温度为654℃。
前所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，钢板成品厚度为48mm，其化学成分及质量百分比如下：钢板成品厚度为48mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.35%～1.45%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.01%～0.02%，Nb：0.025%～0.035%，Alt：0.032%～0.042%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质；
钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为269min，均热时间为44 min，出钢温度为1172℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1072℃，第二阶段精轧开轧温度865℃，终轧温度807℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度4℃/s，返红温度为634℃。
前所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，钢板成品厚度为80mm，其化学成分及质量百分比如下：钢板成品厚度为80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.10%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.4%～1.5%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.008%～0.018%，Nb：0.02%～0.03%，Alt：0.03%～0.04%，Ni：0.10%～0.18%，Cr：0.10%～0.18%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质；
钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为274min，均热时间为66 min，出钢温度为1194℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1060℃，第二阶段精轧开轧温度931℃，终轧温度809℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度5℃/s，返红温度为570℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明生产厚度为10～80mm的370MPa高性能桥梁钢板，采用TMCP生产工艺，生产的钢板强度高，屈服强度不小于370MPa，低温韧性和塑性结果优异；
（2）本发明采用的化学成分设计原理是：C、Mn元素起到固溶强化的作用；薄板采用微Nb合金细晶强化，厚板加入适量的Cr、Ni等细化晶粒元素，采用低C、微Nb、Ti合金成分设计，50mm以上厚度钢板辅以Ni、Cr等合金元素，以确保钢板强度和低温冲击韧性；通过合理的加热、控轧控冷工艺，使钢板具有良好的综合力学性能；
（3）本发明钢板交货方式为TMCP，TMCP态组织主要为铁素体+珠光体，不需要进行热处理，可节约工艺成本；
（4）本发明通过优化成分设计，Ceq为0.35～0.38%，控制冶炼、连铸工序，并进行适当的加热及控轧控冷工艺，最终的钢板具有良好的力学性能，屈服强度在400～480MPa，抗拉强度在520～600MPa之间，延伸率＞21%，屈强比≤0.83，1/4板厚-20℃纵向冲击功≥200J，产品满足GB/T714-2015《桥梁用结构钢》标准。
附图说明
图1为本发明中实施例1钢板1/4厚度处的组织形貌图；
图2为本发明中实施例2钢板1/4厚度处的组织形貌图；
图3为本发明中实施例3钢板1/4厚度处的组织形貌图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，钢板成品厚度为16mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.11%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.43%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.01%～0.02%，Nb：0.025%～0.035%，Alt：0.028%～0.038%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
炼钢工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为274min，均热时间为66min，出钢温度为1194℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1080℃，第二阶段精轧开轧温度935℃，终轧温度814℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度3℃/s，返红温度为654℃。
所得钢板的力学性能为：屈强比0.82，屈服强度459MPa，抗拉强度560MPa，延伸率24.7%，1/4板厚-20℃纵向冲击功平均值为236J。
实施例2
本实施例提供的一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，钢板成品厚度为48mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.35%～1.45%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.01%～0.02%，Nb：0.025%～0.035%，Alt：0.032%～0.042%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为269min，均热时间为44 min，出钢温度为1172℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1072℃，第二阶段精轧开轧温度865℃，终轧温度807℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度4℃/s，返红温度为634℃。
所得钢板的力学性能为：屈强比0.80，屈服强度433MPa，抗拉强度541MPa，延伸率23.2%，1/4板厚-20℃纵向冲击功平均值为235J。
实施例3
本实施例提供的一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，钢板成品厚度为80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.10%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.4%～1.5%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.008%～0.018%，Nb：0.02%～0.03%，Alt：0.03%～0.04%，Ni：0.10%～0.18%，Cr：0.10%～0.18%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为274min，均热时间为66 min，出钢温度为1194℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1060℃，第二阶段精轧开轧温度931℃，终轧温度809℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度5℃/s，返红温度为570℃。
所得钢板的力学性能为：屈强比0.77，屈服强度410MPa，抗拉强度532MPa，延伸率22.7%，1/4板厚-20℃纵向冲击功平均值为232J。
本发明所得钢板的力学性能均满足GB/T 714-2015《桥梁结构用钢》标准中Q370qD的性能要求，力学性能结果优异且具有较强的可操作性。
80mm以下的TMCP型370MPa级高性能桥梁用钢板，本厂年生产量约1.7吨，吨钢效益约300元/吨，年效益约为：300元/吨×17000吨=510万元。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.14%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.35%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ni≤0.18%，Cr≤0.18%，Nb：0.020%～0.035%，Alt：0.025%～0.050%，Ti：0.008%～0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板，其特征在于：钢板成品最大厚度为80mm，且厚度H为10≤H≤50mm时，Ni：0%, Cr：0%；厚度H为50＜H≤80mm时，Ni：0.10%～0.18%，Cr：0.10%～0.18%。
3.一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，其特征在于：包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工艺，
冶炼、连铸工艺具体为铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理和连铸，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
加热工序采用150～260mm厚度连铸坯，总在炉时间按8～16min/cm计算，均热时间按1.4min/cm以上计算，出钢温度1160～1230℃；
控轧控冷工序采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，第一阶段粗轧终轧温度控制为1000～1100℃，第二阶段开轧温度为840～920℃，终轧温度为780～860℃，轧后采用DQ超快冷快速冷却，冷却速度3～5℃/s，返红温度为540～660℃。
4.根据权利要求3所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，其特征在于：钢板成品厚度为16mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.11%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.43%～1.50%，P≤0.015 %，S≤0.005%，Ti：0.01%～0.02%，Nb：0.025%～0.035%，Alt：0.028%～0.038%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质；
炼钢工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为274min，均热时间为66min，出钢温度为1194℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1080℃，第二阶段精轧开轧温度935℃，终轧温度814℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度3℃/s，返红温度为654℃。
5.根据权利要求3所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，其特征在于：钢板成品厚度为48mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.35%～1.45%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.01%～0.02%，Nb：0.025%～0.035%，Alt：0.032%～0.042%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质；
钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为269min，均热时间为44 min，出钢温度为1172℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1072℃，第二阶段精轧开轧温度865℃，终轧温度807℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度4℃/s，返红温度为634℃。
6.根据权利要求3所述的TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板生产方法，其特征在于：钢板成品厚度为80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.10%，Si：0.2%～0.3%，Mn：1.4%～1.5%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ti：0.008%～0.018%，Nb：0.02%～0.03%，Alt：0.03%～0.04%，Ni：0.10%～0.18%，Cr：0.10%～0.18%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和其它不可避免的杂质；
钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF 精炼、RH 真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯，铁水脱硫预处理后控制S≤0.003%，转炉冶炼采用双渣法控制P≤0.012%，LF 精炼采用白渣操作脱硫脱氧，RH 真空处理时真空度为5.0mbar且真空时间12分钟以上，真空结束后进行钙处理，钙处理结束后静搅10分钟以上；
连铸坯加热的总在炉时间为274min，均热时间为66 min，出钢温度为1194℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制技术，第一阶段粗轧开轧温度为1060℃，第二阶段精轧开轧温度931℃，终轧温度809℃，精轧结束后进行超快冷快速冷却，冷却速度5℃/s，返红温度为570℃。
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