CN112553530A - 一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢及其制造方法 - Google Patents

一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢，通过控制钢水中的[N]、[O]、[H]，调整钢中C、Mn、Cr的配比，不添加贵重金属Mo、Ni、Cu，充分发挥C、Mn、Cr元素的作用，获得低温韧性良好的低屈强比700MPa高强度桥梁钢。制造方法中轧制包括以下步骤：板坯再加热温度：1180~1280℃；再结晶区轧制温度：980~1120℃，再结晶区轧制总压下率≥40%；未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为840~960℃，未再结晶区轧制总压下率≥60%，终轧温度：720~840℃；轧制后采用加速冷却，终冷温度：300~500℃。该制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，屈强比≤0.80，伸长率A≥16%，‑40℃纵向冲击功≥120J，‑55℃纵向低温冲击功≥100J，金相组织为低碳粒状贝氏体与马奥岛组织，其中马奥岛比例占15~25%。

Description

一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢及其制造方法。
背景技术
2005年以来国内TMCP工艺的推广，国内主流钢厂均开始试制采用TMCP工艺生产非调质抗拉强度700MPa级高强度钢，但由于各家生产厂工艺装备与对材料的认识理解方向不同，各钢铁企业生产非调质700MPa级高强钢的工艺与方法均有不同。本公司依靠自身技术，在钢铁材料上充分应用微合金技术，合理控制钢中[N]、[O]、[H]含量，调控主要淬透性元素Mn-Cr配比，充分发挥Cr元素生成低碳粒状贝氏体与马奥岛的特性，获得碳粒状贝氏体与马奥岛组织，从而实现高强度低屈强比的性能，获得一种屈强比小于0.80的桥梁钢的制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢及其制造方法，通过控制钢水中的[N]、[O]、[H]，调整钢中C、Mn、Cr的配比，不添加贵重金属Mo、Ni、Cu，充分发挥C、Mn、Cr元素的作用，获得低温韧性良好的低屈强比700MPa高强度桥梁钢。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05～0.09％，Si：0.12～0.60％，Mn：1.50～1.85％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.30～0.60％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，V：0～0.08％，B≤0.0005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，Mo≤0.08％，Ni：≤0.15％，Cu≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢的制造方法，包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD真空精炼、板坯连铸、炉卷轧机轧制；其中，
所述铁水预处理：铁水含S≥0.040％，采用铁水预处理工序进行脱硫，控制S含量≤0.010％；
所述顶底复吹转炉吹氧吹炼14～16min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.06％；
所述LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％；
所述板坯连铸采取全程保护浇注、拉伸波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10～25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
进一步，所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
①板坯再加热温度：1180～1280℃；
②再结晶区轧制温度区间：980～1120℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％，再结晶区轧制总压下率≥40％；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为840～960℃，未再结晶区轧制总压下率≥60％，终轧温度区间：720～840℃；
④轧制后采用加速冷却，冷却速度9～30℃/s，终冷温度：300～500℃。
进一步，该制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，屈强比≤0.80，伸长率A≥16％，-40℃纵向冲击功≥120J，-55℃纵向低温冲击功≥100J，金相组织为低碳粒状贝氏体与马奥岛组织，其中马奥岛比例占15～25％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明利用Cr元素的特性，采用在线控制轧制与控制冷却，获得低碳粒状贝氏体与马奥岛组织特征，实现高强度低屈强比的目的，屈强比小于0.80。
2、本发明制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，屈强比≤0.80，伸长率A≥16％，-40℃纵向冲击功≥120J，-55℃纵向低温冲击功≥100J，金相组织为低碳粒状贝氏体与马奥岛组织。
附图说明
图1为实施例1桥梁钢的金相组织图；
图2为实施例2桥梁钢的金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
以下用本公司炉卷轧机生产线通过调控主要淬透性元素C-Mn-Cr配比获得20mm低屈强比700MPa高强度桥梁钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。
本实施例中低屈强比700MPa高强度桥梁钢成分按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.06％，Si：0.20％，Mn：1.66％，P：0.018％，S：0.006％，Nb：0.046％，Alt：0.026％，Cr：0.47％，Ti：0.025％，N：0.0054％，余量为Fe和不可避免杂质。
本实施例的低屈强比700MPa高强度桥梁钢生产工艺路线包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD脱气精炼、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制。其中，铁水经预处理控制S含量≤0.010％；顶底复吹转炉吹氧吹炼15min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.06％；LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N：0.0054％，O：0.0021％，H：0.00016％；宽板坯连铸采取全程保护浇注、拉速波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10～25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
炉卷轧机轧制工艺制度参见表1。具体为：板坯再加热温度为1260℃，在炉时间145min，再结晶区开轧温度为1080℃，再结晶区终轧温度为1010℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％，再结晶区轧制总压下率为60％；，未再结晶区开轧温度为920℃，未再结晶区终轧温度为740℃，未再结晶区轧制总压下率为66％；轧制后采用加速冷却，冷却速度28.8℃/s，终冷温度为360℃。
表1实施例1的炉卷轧机轧制工艺制度
Figure BDA0002816484970000031
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表2。
表2实施例1制造的钢板的性能指标
Figure BDA0002816484970000032
实施例1钢板金相图如图1所示，金相组织为低碳粒状贝氏体与马奥岛组织，其中马奥岛比例占21％。
由表2可以看出，本实施例通过调控主要淬透性元素C-Mn-Cr配比生产出来的20mm低屈强比700MPa高强度桥梁钢能满足产品强度、韧性、塑性等要求，且有一定的富余量。本实施例中主要用了Cr元素的特性，采用低碳成份设计，同时加入Mn元素，轧后加速冷却，利用Cr的淬透特性，生成粒状贝氏体和马奥岛的混合组织，这种组织通过控制轧制控制冷却可以有效调整其生产粒状贝氏体细度，从而获得良好的韧性；同时通过控制冷却获得21％马奥岛的比例，粒状贝氏体的屈服值一定，但马奥岛的强度相对要高的多，从而调整了材料的屈服强度与抗拉强度，实现了低屈服强度高抗拉强度的特性，从而获得良好的强韧性配比与低屈强比特性。通过利用Cr元素的特性，获得细化的粒状贝氏体加21％马奥岛得到优异的强韧性配比是本发明的核心技术之一。
实施例2
以下用本公司炉卷轧机生产线通过调控主要淬透性元素C-Mn-Cr配比获得20mm低屈强比700MPa高强度桥梁钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。
本实施例中低屈强比700MPa高强度桥梁钢成分按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.07％，Si：0.22％，Mn：1.53％，P：0.007％，S：0.006％，Nb：0.056％，Alt：0.051％，V：0.044％，Cr：0.49％，Ti：0.032％，N：0.0045％，余量为Fe和不可避免杂质。
本实施例的低屈强比700MPa高强度桥梁钢生产工艺路线包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD脱气精炼、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制。其中，铁水经预处理控制S含量≤0.010％；顶底复吹转炉吹氧吹炼15min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.06％；LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N：0.0045％，O：0.0022％，H：0.00018％；宽板坯连铸采取全程保护浇注、拉速波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10～25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
炉卷轧机轧制工艺制度参见表3。具体为：板坯再加热温度为1258℃，在炉时间140min，再结晶区开轧温度为1069℃，再结晶区终轧温度为1030℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％，再结晶区轧制总压下率为68％；，未再结晶区开轧温度为959℃，未再结晶区终轧温度为735℃，未再结晶区轧制总压下率为68％；轧制后采用加速冷却，冷却速度19.1℃/s，终冷温度为340℃。
表3实施例2的炉卷轧机轧制工艺制度
Figure BDA0002816484970000041
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表4。
表4实施例2制造的钢板的性能指标
Figure BDA0002816484970000042
实施例2钢板金相图如图2所示，金相组织为低碳粒状贝氏体与马奥岛组织，其中马奥岛比例占23％。
由表4可以看出，实施例2通过调控主要淬透性元素C-Mn-Cr-V配比生产出来的20mm低屈强比700MPa高强度桥梁钢能满足产品强度、韧性、塑性等要求，且有一定的富余量。本实施例中主要用了Cr元素的特性，采用低碳成份设计，同时加入Mn元素，同时又调整了V含量，加入微的V元素，通过V元素在轧制过程的细晶作用，细化晶粒，同时轧后加速冷却，利用Cr的淬透特性，生成粒状贝氏体和马奥岛的混合组织，这种组织通过控制轧制控制冷却可以有效调整其生产粒状贝氏体细度，从而获得良好的韧性；同时通过控制冷却获得23％马奥岛的比例，粒状贝氏体的屈服值一定，但马奥岛的强度相对要高的多，从而调整了材料的屈服强度与抗拉强度，实现了低屈服强度高抗拉强度的特性，从而获得良好的强韧性配比与低屈强比特性，-55℃低温纵向冲击功可达到100J以上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢，其特征在于，所述桥梁钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05~0.09%，Si：0.12~0.60%，Mn：1.50~1.85%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.30~0.60%，Nb：0.015%~0.060%，Alt：0.010%~0.060%，Ti：0.008%~0.035%，V：0~0.08%，B≤0.0005%，N≤0.0070%，O≤0.0030%，H≤0.0002%，Mo≤0.08%，Ni：≤0.15%，Cu≤0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种低屈强比700MPa高强度桥梁钢的制造方法，其特征在于，该方法包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD真空精炼、板坯连铸、炉卷轧机轧制；其中，
所述铁水预处理：铁水含S≥0.040%，采用铁水预处理工序进行脱硫，控制S含量≤0.010%；
所述顶底复吹转炉吹氧吹炼14~16min，出钢保证钢水P≤0.015%，S≤0.020%，O≤0.06%；
所述LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N≤0.0070%，O≤0.0030%，H≤0.0002%；
所述板坯连铸采取全程保护浇注、拉伸波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10~25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
3.根据权利要求1所述的低屈强比700MPa高强度桥梁钢的制造方法，其特征在于，所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
① 板坯再加热温度：1180~1280℃；
② 再结晶区轧制温度区间：980~1120℃，再结晶区轧制道次压下率≥15%，再结晶区轧制总压下率≥40%；
③ 未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为840~960℃，未再结晶区轧制总压下率≥60%，终轧温度区间：720~840℃；
④ 轧制后采用加速冷却，冷却速度9~30℃/s，终冷温度：300~500℃。
4.根据权利要求1所述的低屈强比700MPa高强度桥梁钢的制造方法，其特征在于，该制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，屈强比≤0.80，伸长率A≥16%，-40℃纵向冲击功≥120J，-55℃纵向低温冲击功≥100J，金相组织为低碳粒状贝氏体与马奥岛组织，其中马奥岛比例占15~25%。
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