CN111378896A - 一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板,熔炼组分:C:0.03~0.09%,Si:0.05%~0.55%,Mn:1.10%~2.00%,P≤0.012%,S≤0.003%,Cr:0.50%~1.00%,Cu:0.30%~0.50%,Ni:0.20%~1.20%,Als:0.015%~0.050,Ti:0.002%~0.030%,V:0.002%~0.08%,Mo:0.01%~0.80%,B:0.0001%~0.0025%,CEV≤0.65%,Pcm≤0.28,耐大气腐蚀性指数I≥6.5,余量为Fe。制造流程包括初炼、LF精炼、RH真空处理,浇注,浇注坯经再加热、控制轧制、加速冷却生产出性能合格钢板,再经回火达到使用性能。微观结构:5~12v%的准多边形铁素体,88~95v%的低碳贝氏体,其中贝氏体呈细化板条状,晶粒尺寸15~30μm。Rp0.2≥620MPa,Rm:730MPa~850MPa,断后伸长率A≥16%,‑40℃纵横向KV2≥120J;Rp0.2/Rm≤0.85。

Description

一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁用钢板的制造方法。
背景技术
桥梁建设逐步向大跨度、重载荷、美观方向发展,相应制造桥梁的钢结构越来越大型化,制作桥梁钢结构所用的钢材强度要求越来越高。就钢材性能角度思考,随着钢材强度的提高,其韧性储备也要求越来越高,才能保证焊接后具备高韧性,防止脆性断裂。然而材料学领域知晓,强度和韧性具有相互抑制的关系,兼顾二者是必要的。
另外,对于大型、超大型桥梁,桥梁的抗震性能也是非常关键的技术指标,钢结构桥梁因此要选择屈强比低的钢材。
强度、韧性、低的屈强比、焊接性在钢材开发生产中是相互对立的,成为桥梁建筑用钢的制造难点。此外,耐大气腐蚀性的重要性也日益突出,使用耐大气腐蚀钢材有助于延长桥梁的使用寿命和维护周期,节约20%以上的桥梁维护成本。
发明内容
本发明的目的是要提供一种强度、韧性、焊接性、屈强比低综合性能好的建筑桥梁用钢板及其制造方法。
本发明具体技术方案为:一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板,由以下质量百分比的组分熔炼而成,C:0.03~0.09%,Si:0.05%~0.55%,Mn:1.10%~2.00%,P≤0.012%,S≤0.003%,Cr:0.50%~1.00%,Cu:0.30%~0.50%,Ni:0.20%~1.20%,Als:0.015%~0.050,Ti:0.002%~0.030%,V:0.002%~0.08%,Mo:0.01%~0.80%,B:0.0001%~0.0025%,CEV≤0.65%,Pcm≤0.28,耐大气腐蚀性指数I≥6.5,余量为Fe和不可避免的杂质。
CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B。
I=26.01×Cu+3.88×Ni+1.20×Cr+1.49×Si+17.28×P-7.29×Cu×Ni-9.10×Ni×P-33.9×Cu2;CEV、Pcm、I计算式中的元素符号为对应元素的质量百分含量。
钢板性能满足:屈服强度Rp0.2≥620MPa,抗拉强度Rm:730MPa~850MPa,断后伸长率A≥16%,韧性:-40℃纵横向KV2≥120J;屈强比:Rp0.2/Rm≤0.85。
钢板的微观结构:5~12v%的准多边形铁素体,88~95v%的低碳贝氏体,其中贝氏体呈细化板条状,晶粒尺寸15~30μm。
基于上述组分、性能和微观结构,本发明可生产的最大厚度为80mm。
钢中各组分及含量在本发明中的作用或设置依据如下:
碳(C)
碳提高钢的淬透性,影响强冷后贝氏体组织形态,提高强度和韧性,但若形成间隙原子状态,则强烈恶化钢的低温韧性。影响强冷后硬相组织贝氏体和软相组织铁素体相对比例,是降低屈强比十分有效的元素。无论碳以何种状态存在,均强烈降低钢材的焊接性能,本发明将碳(C)含量控制在0.03~0.10%。
硅(Si)
有提高钢的耐大气腐蚀性能的作用,是炼钢过程中最经济的还原剂和脱氧剂,主要问题是残留于钢中的硅元素含量较高时,极易以硅酸盐夹杂物形式存在,显著提高钢的韧脆转变温度,恶化钢的韧性,同时恶化钢的塑性,硅含量超过0.50%时,连铸坯加热时表面氧化铁皮增厚且不易去除。因此,将钢中Si的适宜量控制在0.05%~0.50%。
锰(Mn)
是钢中重要的强韧化元素,可以降低钢的相转变温度,降低钢的下临界点(降低临界转变温度Ar3),提高淬透性增加奥氏体冷却的过冷度,提高钢的低温韧性,提高钢的强度,同时由于影响钢的微观组织形态,因此合理利用也是降低屈强比的有效元素。相对其它合金成本低廉。但含量过高时会增加偏析趋势,因此本发明采用Mn的含量为1.10%~2.00%。
磷(P)
可以提高钢的耐腐蚀性能。显著扩大钢液固两相区增大偏析趋势,在钢凝固过程中偏析于晶粒之间,形成高磷脆性层,对低温韧性极为有害,属于低温脆性元素,使钢易产生脆性裂纹。本发明主要将磷(P)作为有害元素对待,尽量降低其含量。
硫(S)
是钢中的有害元素,当以MnS的形式存在于钢中时,极易在中心偏析聚集,严重影响钢的韧性和塑性。因此尽量降低其含量。
铬(Cr)
是提高钢耐大气腐蚀性能最主要的元素之一。提高钢的淬透性,提高钢的抗拉强度(Rm),降低屈强比,同时略提高钢的塑性。含量过高,易产生碳化物析出,影响回火后钢的韧性和屈强比,同时恶化焊接性能。因此将铬(Cr)控制在0.50~1.20%。
铜(Cu)
是提高钢耐大气腐蚀性能最主要的元素之一。Cu是扩大奥氏体相区元素,提高钢的淬透性从而影响贝氏体形貌影响钢板韧性。在钢中可起固溶及沉淀强化作用,可以提高钢的强度,但对屈强比不利。含量过高时,钢坯加热或热轧时易产生热脆,恶化钢板表面性能。本发明铜(Cu)控制在0.30%~0.80%。
镍(Ni)
对提高钢板耐大气腐蚀性能有益。一方面Ni始终使铁的韧性保持极高的水平,使其脆性转变温度极低,并且能够细化钢的晶粒,提高钢的低温韧性;另方面通过形成简单的置换固溶体起着强化铁素体的作用,可提高钢的强度同时也提高钢的屈强比。此外,Ni可以有效阻止Cu热脆引起的网裂。本发明镍(Ni)控制在0.20%~1.50%。
铝(Als)
AL是强脱氧元素,用AL终脱氧,降低钢中氧及氧化物夹杂含量,提高钢的综合性能;钢中一定残留铝具有加热过程抑制奥氏体晶粒粗化的作用。一般酸溶铝(ALs)控制在0.015%以上,全铝(ALt)控制在0.020%以上。
钛(Ti)
是强碳氮化物形成元素,微量Ti可形成细小的钛的碳化物、氮化物颗粒,有效钉扎奥氏体晶界,抑制奥氏体晶粒的粗化,阻止加热过程晶粒长大,为细化钢的组织提供基础条件。另外,钢板中高度弥散分布的Ti的化合物可以阻止焊接过程中晶粒长大,改善焊接热影响区的韧性。
钒(V)
V的碳氮化物可作为有效核心位置促进晶内铁素体形核达到细化晶粒的作用,在低碳贝氏体钢中可有明显的强化和韧化效果。当在高温下溶入固溶体时增加钢的淬透性,因此V在ACC控冷钢中可提高强韧性。回火时有强烈的沉淀强化作用,提高强度并影响屈强比。综合考虑,V的适宜量控制在0.002%~0.12%。
钼(Mo)
可使钢相变的C曲线右移,使钢相变珠光体和贝氏体相变区分离,避免珠光体相变促进贝氏体相变,保证钢板强韧性。显著提高钢的淬透性,利于贝氏体形貌控制提高钢的韧性。因其属中强碳化物析出元素,回火控制不当,对钢的韧性和屈强比不利,本发明控制钼(Mo)含量0.01~0.80%。
氮(N)
N与Nb、V、Ti等元素配合,可以发挥Nb、V、Ti细化组织的作用,改善钢材及焊后韧性。但N含量高时可引起钢的形变时效。
氢(H)
引起钢内白点、微裂纹等微观缺陷,严重影响钢的韧性,甚至造成钢材报废,属于钢中有害元素。
硼(B)
B能显著提高钢板淬透性,从而显著提高强度,其强化方式也容易引起屈强比升高。其在晶界偏聚,也会对钢板韧性产生不利影响。本发明B含量控制在0.0001%~0.0025%。
本发明建筑桥梁用钢板的制造方法,包括如下步骤
(1)炼钢:包括初炼、LF精炼、RH真空脱气和浇注成钢坯,初炼控制吹氧操作,吹止[C]≥0.03%,保证[P]≤0.012%,LF精炼时加精炼剂脱氧,保证钢液中[O]≤0.0015%,精调合金成分进入控制目标范围;RH真空处理时在<130Pa高真空度下处理时间不少于15min,采用Ar气搅拌,RH真空处理使钢中[N]0.002~0.006%,[H]≤0.00015%,保证夹杂物充分上浮进入渣中,LF精炼过程中成分的精确控制,钢水精炼工艺控制是最终钢板强韧性、屈强比达到目标的基础条件。
钢水在板坯连续铸钢机上浇铸、凝固成矩形连铸坯,控制浇铸速度0.60~1.20m/min,控制冷却比水量为0.7~1.5L/kg钢,凝固末端动态软压下总量10~16mm,保证连铸坯中心偏析≤C1.0级,中心疏松≤0.5级,没有中间裂纹、中心裂纹缺陷。这是保证钢板性能均匀性及综合性能的必要条件。
(2)轧制:将钢坯在连续式加热炉中分段再加热使完全奥氏体化,钢坯出加热炉后经高压水除鳞,进行钢板轧制,首先是初轧,初轧在950℃~1150℃温度范围内完成,将钢坯轧至成品厚度的2~6倍,初轧有效道次压下率8.0%~25%,通过反复再结晶的过程细化组织。
初轧完成后进行精轧,精轧分先轧和再轧两控轧阶段:先轧是将初轧后的钢坯轧至成品厚度的1.5~4.0倍,控制开轧温度950℃~850℃,终轧温度在760℃~830℃,先轧是获得细小均匀的形变奥氏体;再轧是将先轧后的钢坯轧至成品厚度,控制开轧温度830℃~750℃,终轧温度在650℃~800℃,再轧是获得5~12%(平均8%左右)的形变铁素体和变形量达到55%以上并包含位错的奥氏体,为冷却过程钢的相变并获得最终组织打下基础。
(3)冷却:轧后钢板在辊道上游动驰豫30~200s,在空气自然冷却条件下,钢板在辊道上来回游动冷却,冷却至加速冷却的开始温度。驰豫主要是钢板内部产生微观组织的回复(包括内应力的降低、微观缺陷的减少、位错的变化等),微合金元素V、Ti的碳氮化物析出利于相变组织控制,在辊道上来回游动主要是防止较高温度下钢板变形(两根辊子之间钢板下垂造成的变形)。
轧制驰豫后,钢板进入在ACC加速冷却系统中对钢板进行控制冷却,冷却开始温度630℃~780℃,冷却终止温度500℃~650℃,辊道速度、冷却水流量、开启冷却水组数三者密切配合将冷却速度控制在5℃/s~15℃/s。
控冷后钢板微观组织达到5~12v%的准多边形铁素体,88~95v%的低碳贝氏体,贝氏体具备细化板条状形貌特征,晶粒尺寸15~30μm。
步骤(2)和步骤(3)是实现钢板低屈强比,达到目标强度、韧性、塑性的关键环节,压下率对钢板韧性、塑性至关重要,压下率达不到要求,极易造成韧性、塑性不合格,温度控制偏高或偏低,极易引起强度偏高或偏低并造成屈强比偏高的问题。加速冷却控制温度偏高或偏低极易出现强度偏低或屈强比偏高的问题,冷却速度则直接影响屈强比和强度,冷却速度过低强度达不到要求,过高则屈强比超标。
(4)回火:在连续式加热炉中进行,控制回火炉前三分之一段的温度低于目标温度50~300℃,温度逐步升高直至进入目标温度。回火温度400~630℃,保温时间2.5~8.0min/mm,回火后出炉空冷。回火工艺控制不当,极易造成强度偏低或屈强比偏高的问题,回火后,钢板强度稍有提高,内部残留应力基本消除,焊接性能、切割加工性能大大提高。
优选地,钢坯轧制前在连续式加热炉内再加热,有效再加热温度1080℃~1280℃,各段加热温度:加热Ⅰ段温度1080℃~1150℃,加热Ⅱ段温度1200℃~1280℃,加热Ⅰ段到加热Ⅱ段从后先前温度逐渐升高,均热段温度1180℃~1260℃。
优选地,步骤(3)快速冷却时,控制冷却辊道运行速度0.5m/s~1.4m/s,冷却水流量2800Nm3~6000Nm3,上下水比0.45~0.65,开启冷却水组数8组~16组。
与现有技术相比,本发明的特点在于:本发明采用低碳(C)、低碳当量(CEV)和低焊接裂纹敏感性指数(Pcm),保证钢板良好的焊接性能。足够的耐大气腐蚀元素Cu、Cr、Ni含量,使得耐大气腐蚀性指数≥6.5,保证钢板耐大气腐蚀性能。钢水精炼控制低的P、S、H、O等有害元素含量,低的残留夹杂物,为高性能桥梁钢提供良好基础保证。C、Mn、V、Cr、Mo、Cu、Ni、Nb等合金配比,结合控轧、控冷工艺,控制钢板再结晶行为,控制钢板组织,兼顾强度、韧性,更重要的是实现了低屈强比,Nb、Ti、Al、N、C等扩大控轧控冷工艺窗口,细化组织,增加钢板强韧性。回火进一步提高钢板强度,保证钢板切削加工、焊接等使用性能。
附图说明
图1是6mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板微观金相组织;
图2是20mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板微观金相组织;
图3是60mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板微观金相组织;
图4是80mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板微观金相组织。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本实施例的钢板厚度6mm,所述钢板由以下质量百分比的组分熔炼而成:C:0.06%,Si:0.35%,Mn:1.50%,P:0.012%,S:0.002%,Cr:0.53%,Cu:0.33%,Ni:0.35%,Als:0.039,Ti:0.015%,V:0.054%,Mo:0.38%,B:0.0002%,CEV:0.55%,Pcm:0.23,耐大气腐蚀性指数I:6.8,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板制造方法步骤如下:
第一步,炼钢,包括BOF转炉初炼、LF精炼、RH真空处理和连续铸钢,BOF转炉初炼控制吹止[C]:0.05%,出钢前[P]:0.009%。LF精炼采用专用精炼渣,精炼剂总用量19kg/t钢,保证钢液[O]≤0.0014%,精调成分进入控制目标。RH真空处理<130Pa高真空度处理时间15min,控制适当的Ar气流量、压力,达到钢中[N]:0.0036%,[H]:0.000,11%,,[S]:0.002钢水在板坯连续铸钢机上浇铸、凝固成矩形连铸坯,控制浇铸速度1.05m/min,控制冷却比水量,凝固末端动态软压下总量11mm,连铸坯中心偏析:C1.0级,中心疏松:0.5级,没有中间裂纹、中心裂纹缺陷。
第二步,矩形连铸坯在连续式加热炉内再加热,有效再加热温度1090℃~1270℃,合理控制各段温度在设定温度范围,有效再加热时间10.2min/cm,保证钢坯芯部温度达到设定温度,同时钢坯芯部温度达到设定温度后快速出钢。连铸坯出加热炉后经高压水除鳞,在四辊可逆式轧机上进行钢板轧制,首先在4300mm厚板轧机上初轧至成品厚度的6.0倍,轧钢温度970℃~1090℃,有效道次压下率9.2%~25%;然后在4300mm精轧机上轧制,先轧到成品厚度的4.0倍,精轧控制开轧温度990℃,终轧温度在830℃;再轧到成品厚度,控制开轧温度810℃,终轧温度在760℃,轧后钢板在辊道上游动驰豫30s。轧制驰豫后,钢板进入在ACC加速冷却系统中对钢板进行控制冷却,冷却开始温度710℃,冷却辊道运行速度1.25m/s,冷却水流量3300Nm3,上下水比0.50,开启冷却水组数8组,钢板冷却终止温度630℃,冷却速度13℃/s。
第三步,回火,在连续式加热炉中进行,严格控制回火炉前三分之一段温度在目标温度-(50~300)℃,温度逐步升高直至进入目标温度,目标温度580℃,加热保温时间8.0min/mm,回火后出炉空冷。
本实施例高强耐候低屈强比钢板性能如下:
6mm厚高强耐候低屈强比钢板性能
注:拉伸采用全厚度5.65比例拉伸试样
钢板微观组织10%的准多边形铁素体,90%的低碳贝氏体,贝氏体具备细化板条状形貌特征,晶粒尺寸15~20μm,本实施例微观金相组织参见图1。
实施例二
本实施例的钢板厚度20mm。所述钢板由以下质量百分比的组分熔炼而成:C:0.08%,Si:0.32%,Mn:1.54%,P:0.011%,S:0.001%,Cr:0.63%,Cu:0.36%,Ni:0.59%,Als:0.031,Ti:0.019%,V:0.051%,Mo:0.49%,B:0.0009%,CEV:0.63%,Pcm:0.27,耐大气腐蚀性指数I:7.1,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板制造方法步骤如下:
第一步,炼钢,包括BOF转炉初炼、LF精炼、RH真空处理和连续铸钢,BOF转炉初炼控制吹止[C]:0.04%,出钢前[P]:0.009%。LF精炼采用专用精炼渣,精炼剂总用量21kg/t钢,保证钢液[O]≤0.0015%,精调成分进入控制目标。RH真空处理<130Pa高真空度处理时间20min,控制适当的Ar气流量、压力,达到钢中[N]:0.0032%,[H]:0.000,09%,,[S]:0.001钢水在板坯连续铸钢机上浇铸、凝固成矩形连铸坯,控制浇铸速度0.85m/min,控制冷却比水量,凝固末端动态软压下总量11mm,连铸坯中心偏析:C0.5级,中心疏松:0.5级,没有中间裂纹、中心裂纹缺陷。
第二步,矩形连铸坯在连续式加热炉内再加热,有效再加热温度1090℃~1250℃,合理控制各段温度在设定温度范围,有效再加热时间12.1min/cm,保证钢坯芯部温度达到设定温度,同时钢坯芯部温度达到设定温度后快速出钢。连铸坯出加热炉后经高压水除鳞,在四辊可逆式轧机上进行钢板轧制,首先在4300mm厚板轧机上初轧至成品厚度的4.0倍,轧钢温度950℃~1120℃,有效道次压下率10%~22%;然后在4300mm精轧机上轧制,先轧到成品厚度的2.0倍,精轧控制开轧温度940℃,终轧温度在840℃;再轧到成品厚度,控制开轧温度800℃,终轧温度在760℃,轧后钢板在辊道上游动驰豫65s。轧制驰豫后,钢板进入在ACC加速冷却系统中对钢板进行控制冷却,冷却开始温度700℃,冷却辊道运行速度0.85m/s,冷却水流量4500Nm3,上下水比0.55,开启冷却水组数12组,钢板冷却终止温度580℃,冷却速度12℃/s。
第三步,回火,在连续式加热炉中进行,严格控制回火炉前三分之一段温度在目标温度-(50~300)℃,温度逐步升高直至进入目标温度,目标温度620℃,加热保温时间4.0min/mm,回火后出炉空冷。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板性能如下:
20mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板性能
注:拉伸采用全厚度5.65比例拉伸试样
钢板微观组织9%的准多边形铁素体,91%的低碳贝氏体,贝氏体具备细化板条状形貌特征,晶粒尺寸15~25μm,本实施例微观金相组织见图2。
实施例三
本实施例的钢板厚度60mm。所述钢板由以下质量百分比的组分熔炼而成:C:0.04%,Si:0.32%,Mn:1.79%,P:0.010%,S:0.0008%,Cr:0.54%,Cu:0.38%,Ni:0.71%,Als:0.028,Ti:0.016%,V:0.051%,Mo:0.57%,B:0.0008%,CEV:0.64%,Pcm:0.25,耐大气腐蚀性指数I:7.1,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板制造方法步骤如下:
第一步,炼钢,包括BOF转炉初炼、LF精炼、RH真空处理和连续铸钢,BOF转炉初炼控制吹止[C]:0.04%,出钢前[P]:0.007%。LF精炼采用专用精炼渣,精炼剂总用量21kg/t钢,保证钢液[O]≤0.0013%,精调成分进入控制目标。RH真空处理<130Pa高真空度处理时间20min,控制适当的Ar气流量、压力,达到钢中[N]:0.0032%,[H]:0.000,09%,[S]:0.0008钢水在板坯连续铸钢机上浇铸、凝固成矩形连铸坯,控制浇铸速度0.80m/min,控制冷却比水量,凝固末端动态软压下总量13mm,连铸坯中心偏析:C0.5级,中心疏松:0.5级,没有中间裂纹、中心裂纹缺陷。
第二步,矩形连铸坯在连续式加热炉内再加热,有效再加热温度1100℃~1250℃,合理控制各段温度在设定温度范围,有效再加热时间13.0min/cm,保证钢坯芯部温度达到设定温度,同时钢坯芯部温度达到设定温度后快速出钢。连铸坯出加热炉后经高压水除鳞,在四辊可逆式轧机上进行钢板轧制,首先在4300mm厚板轧机上初轧至成品厚度的3.0倍,轧钢温度910℃~1120℃,有效道次压下率9%~24%;然后在4300mm精轧机上轧制,先轧到成品厚度的1.5倍,精轧控制开轧温度900℃,终轧温度在810℃;再轧到成品厚度,控制开轧温度790℃,终轧温度在750℃,轧后钢板在辊道上游动驰豫80s。轧制驰豫后,钢板进入在ACC加速冷却系统中对钢板进行控制冷却,冷却开始温度700℃,冷却辊道运行速度0.80m/s,冷却水流量5200Nm3,上下水比0.60,开启冷却水组数16组,钢板冷却终止温度520℃,冷却速度12℃/s。
第三步,回火,在连续式加热炉中进行,严格控制回火炉前三分之一段温度在目标温度-(50~300)℃,温度逐步升高直至进入目标温度,目标温度600℃,加热保温时间4.0min/mm,回火后出炉空冷。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板性能如下:
60mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板性能
注:拉伸采用直径10mm、5.65比例圆拉伸试样
钢板微观组织11%的准多边形铁素体,89%的低碳贝氏体,贝氏体具备细化板条状形貌特征,晶粒尺寸15~30μm,本实施例微观金相组织见图3。
实施例四
本实施例的钢板厚度80mm。所述钢板由以下质量百分比的组分熔炼而成:C:0.03%,Si:0.40%,Mn:1.75%,P:0.009%,S:0.0009%,Cr:0.69%,Cu:0.39%,Ni:0.90%,Als:0.033,Ti:0.016%,V:0.045%,Mo:0.45%,B:0.0009%,CEV:0.64%,Pcm:0.24,耐大气腐蚀性指数I:7.5,余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板制造方法步骤如下:
第一步,炼钢,包括BOF转炉初炼、LF精炼、RH真空处理和连续铸钢,BOF转炉初炼控制吹止[C]:0.03%,出钢前[P]:0.007%。LF精炼采用专用精炼渣,精炼剂总用量23kg/t钢,保证钢液[O]≤0.0015%,精调成分进入控制目标。RH真空处理<130Pa高真空度处理时间25min,控制适当的Ar气流量、压力,达到钢中[N]:0.0038%,[H]:0.000,09%,[S]:0.0008钢水在板坯连续铸钢机上浇铸、凝固成矩形连铸坯,控制浇铸速度0.70m/min,控制冷却比水量,凝固末端动态软压下总量13mm,连铸坯中心偏析:C0.5级,中心疏松:0.5级,没有中间裂纹、中心裂纹缺陷。
第二步,矩形连铸坯在连续式加热炉内再加热,有效再加热温度1080℃~1240℃,合理控制各段温度在设定温度范围,有效再加热时间13.5min/cm,保证钢坯芯部温度达到设定温度,同时钢坯芯部温度达到设定温度后快速出钢。连铸坯出加热炉后经高压水除鳞,在四辊可逆式轧机上进行钢板轧制,首先在4300mm厚板轧机上初轧至成品厚度的2.0倍,轧钢温度900℃~1120℃,有效道次压下率9.5%~24.5%;然后在4300mm精轧机上轧制,先轧到成品厚度的1.5倍,精轧控制开轧温度880℃,终轧温度在820℃;再轧到成品厚度,控制开轧温度790℃,终轧温度在740℃,轧后钢板在辊道上游动驰豫120s。轧制驰豫后,钢板进入在ACC加速冷却系统中对钢板进行控制冷却,冷却开始温度690℃,冷却辊道运行速度0.65m/s,冷却水流量5700Nm3,上下水比0.65,开启冷却水组数16组,钢板冷却终止温度520℃,冷却速度8.9℃/s。
第三步,回火,在连续式加热炉中进行,严格控制回火炉前三分之一段温度在目标温度-(50~300)℃,温度逐步升高直至进入目标温度,目标温度570℃,加热保温时间4.0min/mm,回火后出炉空冷。
本实施例高强耐候低屈强比桥梁钢板性能如下:
80mm厚高强耐候低屈强比桥梁钢板性能
注:拉伸采用直径10mm、5.65比例圆拉伸试样
钢板微观组织12%的准多边形铁素体,88%的低碳贝氏体,贝氏体具备细化板条状形貌特征,晶粒尺寸15~30μm,本实施例微观金相组织见图4。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例,但是应该清楚地理解,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板,其特征在于:由以下质量百分比的组分熔炼而成,C:0.03~0.09%,Si:0.05%~0.55%,Mn:1.10%~2.00%,P≤0.012%,S≤0.003%,Cr:0.50%~1.00%,Cu:0.30%~0.50%,Ni:0.20%~1.20%,Als:0.015%~0.050,Ti:0.002%~0.030%,V:0.002%~0.08%,Mo:0.01%~0.80%,B:0.0001%~0.0025%,CEV≤0.65%,Pcm≤0.28,耐大气腐蚀性指数I≥6.5,余量为Fe和不可避免的杂质;
CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15;
Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B;
I=26.01×Cu+3.88×Ni+1.20×Cr+1.49×Si+17.28×P-7.29×Cu×Ni-9.10×Ni×P-33.9×Cu2;CEV、Pcm、I计算式中的元素符号为对应元素的质量百分含量。
2.根据权利要求1所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板,其特征在于:厚度小于等于80mm的所述钢板性能满足:屈服强度Rp0.2≥620MPa,抗拉强度Rm:730MPa~850MPa,断后伸长率A≥16%,韧性:-40℃纵横向KV2≥120J;屈强比:Rp0.2/Rm≤0.85。
3.根据权利要求1所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板,其特征在于:所述钢板的微观结构:5~12v%的准多边形铁素体,88~95v%的低碳贝氏体,其中贝氏体呈细化板条状,晶粒尺寸15~30μm。
4.一种制造权利要求1或2或3所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的方法,其特征在于:包括如下步骤
(1)炼钢:包括初炼、LF精炼、RH真空脱气和浇注成钢坯,初炼控制吹氧操作,控制吹止[C]≥0.03%,保证[P]≤0.012%,LF精炼时加精炼剂脱氧,保证钢液中[O]≤0.0015%,精调合金成分进入控制目标范围;RH真空处理时在<130Pa高真空度下处理时间不少于15min,采用Ar气搅拌,RH真空处理使钢中[N]0.002~0.006%,[H]≤0.00015%,保证夹杂物充分上浮进入渣中;
(2)轧制:将钢坯再加热使奥氏体化,钢坯出加热炉后经高压水除鳞,进行钢板轧制,首先是初轧,初轧在950℃~1150℃温度范围内完成,将钢坯轧至成品厚度的2~6倍,初轧有效道次压下率8.0%~25%,通过反复再结晶的过程细化组织;初轧完成后进行精轧,精轧分先轧和再轧两控轧阶段:先轧是将初轧后的钢坯轧至成品厚度的1.5~4.0倍,控制开轧温度950℃~850℃,终轧温度在760℃~830℃,先轧是获得细小均匀的形变奥氏体;再轧是将先轧后的钢坯轧至成品厚度,控制开轧温度830℃~750℃,终轧温度在650℃~800℃,再轧是获得形变铁素体和变形并包含位错的奥氏体;
(3)冷却:轧后钢板在辊道上游动驰豫30~200s,在空气自然冷却条件下,钢板在辊道上来回游动冷却,冷却至加速冷却的开始温度,轧制驰豫后,钢板进入在ACC加速冷却系统中对钢板进行控制冷却,冷却开始温度630℃~780℃,冷却终止温度500℃~650℃,辊道速度、冷却水流量、开启冷却水组数三者密切配合将冷却速度控制在5℃/s~15℃/s;
步骤(2)(3)之后,钢板微观组织达到5~12v%的准多边形铁素体,88~95v%的低碳贝氏体,贝氏体具备细化板条状形貌特征,晶粒尺寸15~30μm;
(4)回火。
5.根据权利要求4所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的制造方法,其特征在于:RH真空脱气处理后的钢水浇注成矩形连铸坯,浇铸速度0.60~1.20m/min,冷却比水量为0.7~1.5L/kg钢,凝固末端动态软压下总量10~16mm,保证连铸坯中心偏析≤C1.0级,中心疏松≤0.5级,没有中间裂纹、中心裂纹缺陷。
6.根据权利要求4所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的制造方法,其特征在于:钢坯轧制前在连续式加热炉内再加热,有效再加热温度1080℃~1280℃,各段加热温度:加热Ⅰ段温度1080℃~1150℃,加热Ⅱ段温度1200℃~1280℃,加热Ⅰ段到加热Ⅱ段从后先前温度逐渐升高,均热段温度1180℃~1260℃。
7.根据权利要求4所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的制造方法,其特征在于:步骤(2)精轧中的再轧是获得6~10%的形变铁素体和变形量达到55%以上并包含位错的奥氏体。
8.根据权利要求4所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的制造方法,其特征在于:步骤(4)回火的回火温度400~630℃,保温时间2.5~8.0min/mm,回火后出炉空冷。
9.根据权利要求8所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的制造方法,其特征在于:步骤(4)回火是在连续式加热炉中进行,控制回火炉前三分之一段的温度低于目标温度50~300℃,温度逐步升高直至进入目标温度。
10.根据权利要求4所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的制造方法,其特征在于:步骤(3)快速冷却时,控制冷却辊道运行速度0.5m/s~1.4m/s,冷却水流量2800Nm3~6000Nm3,上下水比0.45~0.65,开启冷却水组数8组~16组。
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