CN113234999A - 一种高效焊接桥梁钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效焊接桥梁钢及其制造方法，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.08%，Si：0.10%～0.30%，Mn：1.10%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.0050%，Nb：0.020%～0.040%，V：0.010%～0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr≤0.05%，Ni：0.10%～0.30%，Mo≤0.05%，Cu≤0.05%，B≤0.0005%，Al：0.025%～0.050%，Mg：0.0010%～0.0030%，N≤0.0050%，不添加Ca，余量为Fe和杂质。通过冶金技术生成以氧化镁、硫化镁及镁铝尖晶石为形核的细小弥散夹杂物，采用TMCP轧制工艺及正火处理，得到以镁质点为形核条件的铁素体及少量珠光体组织，从而提升桥梁钢的焊接性能。

Description

一种高效焊接桥梁钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种高效焊接桥梁钢及其制造方法。
背景技术
随着我国经济发展，国家基础设施建设越来越完善，大型桥梁建设也达到了世界最高水平，桥梁用钢材质量要求越来越高。桥梁在建设过程中，钢材间需要进行焊接处理，焊接区域的质量对整体桥梁质量有至关重要的影响，提高桥梁用钢焊接性对促进行业发展意义重大。
在产品应用过程中发现，对焊接影响较大的因素来源于钢水的纯净度及钢板的组织晶粒度。较大的夹杂物在焊接过程中成为杂质的质点形成大型夹杂物，导致焊接区域探伤不合格，钢板铁素体晶粒大在焊接过程中会造成晶粒的进一步长大，导致焊接及焊接区域强度弱化，影响产品的力学性能。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种高效焊接桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％～0.08％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.10％～1.50％，P≤0.015％，S≤0.0050％，Nb：0.020％～0.040％，V：0.010％～0.040％，Ti：0.006％～0.020％，Cr≤0.05％，Ni：0.10％～0.30％，Mo≤0.05％，Cu≤0.05％，B≤0.0005％，Al：0.025％～0.050％，Mg：0.0010％～0.0030％，N≤0.0050％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明采用低碳高锰设计，同时添加铌、钒、钛合金，有效细化组织晶粒度，利于铁素体相的生成，提高产品的强度与韧性，有效改善产品的焊接性能。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种高效焊接桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％～0.07％，Si：0.10％～0.20％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.014％，S≤0.0030％，Nb：0.020％～0.030％，V：0.010％～0.030％，Ti：0.006％～0.020％，Cr≤0.05％，Ni：0.10％～0.20％，Mo≤0.05％，Cu≤0.05％，B≤0.0005％，Al：0.025％～0.035％，Mg：0.0010％～0.0020％，N≤0.0050％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
前所述的一种高效焊接桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.055％～0.075％，Si：0.15％～0.25％，Mn：1.20％～1.40％，P≤0.013％，S≤0.0030％，Nb：0.025％～0.035％，V：0.020％～0.030％，Ti：0.008％～0.018％，Cr≤0.03％，Ni：0.15％～0.25％，Mo≤0.05％，Cu≤0.05％，B≤0.0005％，Al：0.030％～0.050％，Mg：0.0015％～0.0025％，N≤0.0050％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
前所述的一种高效焊接桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％～0.08％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.30％～1.50％，P≤0.012％，S≤0.0020％，Nb：0.030％～0.040％，V：0.030％～0.040％，Ti：0.012％～0.020％，Cr≤0.05％，Ni：0.20％～0.30％，Mo≤0.05％，Cu≤0.05％，B≤0.0005％，Al：0.030％～0.050％，Mg：0.0015％～0.0030％，N≤0.0050％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种高效焊接桥梁钢的制造方法，包括以下步骤：
S1、采用转炉或电炉进行钢水冶炼，出钢采用全脱氧，炉后铝含量0.020％～0.050％；
S2、采用LF进行脱硫造渣，依据成分设计进行合金化，不进行镁合金处理；
S3、采用RH或VD进行真空处理，真空处理结束后喂入镁铝线，镁含量0.0020％～0.0040％，镁处理结束后静搅15min；
S4、连铸采用透气水口，保证浇铸顺利，过热度满足15～35℃，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺；
S5、坯料表检合格后在步进式加热炉加热，奥氏体化温度设定为1120±10℃，加热时间按坯料厚度以8～11min/cm计算，均热时间≥30min；
S6、采用单机架可逆轧机进行轧制，二开温度800～980℃，终轧温度760～900℃，入水温度750～850℃，返红温度600～700℃，钢板冷却后剪切探伤；
S7、钢板进行正火处理，正火温度900～950℃，保温时间20～30min，正火后空冷至常温；
S8、钢板性能检测、表检、标识后进行发货处理。
前所述的一种高效焊接桥梁钢的制造方法，钢板组织为铁素体和少量珠光体组织。
前所述的一种高效焊接桥梁钢的制造方法，包括以下步骤：
S1、采用转炉或电炉进行钢水冶炼，出钢采用全脱氧，炉后铝含量0.033％～0.041％；
S2、采用LF进行脱硫造渣，依据成分设计进行合金化，不进行镁合金处理；
S3、采用RH或VD进行真空处理，真空处理结束后喂入镁铝线，镁含量0.0025％～0.0033％，镁处理结束后静搅15min；
S4、连铸采用透气水口，保证浇铸顺利，过热度满足15～26℃，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺；
S5、坯料表检合格后在步进式加热炉加热，奥氏体化温度设定为1120±10℃，加热时间按坯料厚度以8～11min/cm计算，均热时间≥30min；
S6、采用单机架可逆轧机进行轧制，二开温度845～900℃，终轧温度816～868℃，入水温度798～826℃，返红温度636～682℃，钢板冷却后剪切探伤；
S7、钢板进行正火处理，正火温度920～947℃，保温时间20～30min，正火后空冷至常温；
S8、钢板性能检测、表检、标识后进行发货处理。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过对镁、铝、钙等活泼元素的成份设定，有效发挥了镁元素对夹杂物的改质作用，生成了以氧化镁、硫化镁及镁铝尖晶石为形核的细小固态夹杂物，细小的夹杂物成为了奥体化形核质点，焊接热熔后细小的质点阻止了晶粒的长大，避免了因焊接造成的强度损耗；
(2)本发明采用低温奥氏体化技术，有效降低了原始晶粒度尺寸，轧制后钢板晶粒均匀细小，大幅度提高了产品的强度与韧性；
(3)本发明采用轧制冷却工艺，充分发挥了组织相变能量，通过轧后快冷，促进了大量贝氏体的生成，消除了钢板心部带状的不利影响，对钢板焊接有积极的作用；
(4)本发明采用正火工艺，消除了钢板的内应力，改善组织均匀性，保证了焊接后内应力的稳定，焊接后钢板强度均匀，有效提升了产品性能。
附图说明
图1为本发明实施例1钢板的金相组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高效焊接桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.06％，Si：0.130％，Mn：1.15％，P：0.011％，S：0.0020％，Nb：0.026％，V：0.016％，Ti：0.017％，Cr：0.02％，Ni：0.19％，Mo：0.01％，Cu：0.03％，B：0.0002％，Al：0.029％，Mg：0.0023％，N：0.00350％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
其制造方法包括以下步骤：
S1、采用转炉或电炉进行钢水冶炼，出钢采用全脱氧，炉后铝含量0.041％；
S2、采用LF进行脱硫造渣，依据成分设计进行合金化，不进行镁合金处理；
S3、采用RH或VD进行真空处理，真空处理结束后喂入镁铝线，镁含量0.0033％，镁处理结束后静搅15min；
S4、连铸采用透气水口，保证浇铸顺利，过热度满足26℃，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺；
S5、坯料表检合格后在步进式加热炉加热，奥氏体化温度设定为1129℃，加热时间按坯料厚度以10min/cm计算，均热时间36min；
S6、采用单机架可逆轧机进行轧制，二开温度900℃，终轧温度868℃，入水温度826℃，返红温度636℃，钢板冷却后剪切探伤；
S7、钢板进行正火处理，正火温度920℃，保温时间23min，正火后空冷至常温；
S8、钢板性能检测、表检、标识后进行发货处理。
实施例2
本实施例提供的一种高效焊接桥梁钢，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.068％，Si：0.23％，Mn：1.35％，P：0.011％，S:0.00150％，Nb：0.033％，V：0.026％，Ti：0.016％，Cr：0.02％，Ni：0.22％，Mo：0.03％，Cu：0.02％，B：0.0001％，Al：0.041％，Mg：0.0021％，N：0.0043％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
实施例3
本实施例提供的一种高效焊接桥梁钢，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.073％，Si：0.23％，Mn：1.44％，P：0.010％，S：0.0010％，Nb：0.036％，V：0.033％，Ti：0.016％，Cr：0.02％，Ni：0.27％，Mo：0.02％，Cu：0.02％，B：0.0001％，Al：0.039％，Mg：0.0013％，N：0.0029％，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
依据GB T 714-2008桥梁用结构钢标准要求对材质进行理化检测，实施例1、实施例2、实施例3钢板力学性能测试结果如下表：
Figure BDA0003041083580000041
本发明以产品设计为基础，通过镁冶金技术实现纯净钢冶炼，并获得以氧化镁、硫化镁及镁铝尖晶石为形核的细小弥散夹杂物，这种细小的夹杂物在钢中起到了奥氏体形核质点，细化了原始奥氏体晶界，配合轧制工艺得到组织均匀细小的组织形态，如图1，解决了焊接过程中因高温造成焊区及热影响区软化的问题，提高了产品的韧性，大大提高了产品的焊接性能，保证了桥梁钢的使用性能。
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 (7)

1.一种高效焊接桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.08%，Si：0.10%～0.30%，Mn：1.10%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.0050%，Nb：0.020%～0.040%，V：0.010%～0.040%，Ti：0.006%～0.020%，Cr≤0.05%，Ni：0.10%～0.30%，Mo≤0.05%，Cu≤0.05%，B≤0.0005%，Al：0.025%～0.050%，Mg：0.0010%～0.0030%，N≤0.0050%，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高效焊接桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.07%，Si：0.10%～0.20%，Mn：1.10%～1.30%，P≤0.014%，S≤0.0030%，Nb：0.020%～0.030%，V：0.010%～0.030%，Ti：0.006%～0.020%，Cr≤0.05%，Ni：0.10%～0.20%，Mo≤0.05%，Cu≤0.05%，B≤0.0005%，Al：0.025%～0.035%，Mg：0.0010%～0.0020%，N≤0.0050%，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高效焊接桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.055%～0.075%，Si：0.15%～0.25%，Mn：1.20%～1.40%，P≤0.013%，S≤0.0030%，Nb：0.025%～0.035%，V：0.020%～0.030%，Ti：0.008%～0.018%，Cr≤0.03%，Ni：0.15%～0.25%，Mo≤0.05%，Cu≤0.05%，B≤0.0005%，Al：0.030%～0.050%，Mg：0.0015%～0.0025%，N≤0.0050%，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高效焊接桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.06%～0.08%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.30%～1.50%，P≤0.012%，S≤0.0020%，Nb：0.030%～0.040%，V：0.030%～0.040%，Ti：0.012%～0.020%，Cr≤0.05%，Ni：0.20%～0.30%，Mo≤0.05%，Cu≤0.05%，B≤0.0005%，Al：0.030%～0.050%，Mg：0.0015%～0.0030%，N≤0.0050%，不添加Ca，余量为Fe和杂质。
5.一种高效焊接桥梁钢的制造方法，其特征在于：应用于权利要求1-4任意一项，包括以下步骤：
S1、采用转炉或电炉进行钢水冶炼，出钢采用全脱氧，炉后铝含量0.020%～0.050%；
S2、采用LF进行脱硫造渣，依据成分设计进行合金化，不进行镁合金处理；
S3、采用RH或VD进行真空处理，真空处理结束后喂入镁铝线，镁含量0.0020%～0.0040%，镁处理结束后静搅15min；
S4、连铸采用透气水口，保证浇铸顺利，过热度满足15～35℃，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺；
S5、坯料表检合格后在步进式加热炉加热，奥氏体化温度设定为1120±10℃，加热时间按坯料厚度以8～11min/cm计算，均热时间≥30min；
S6、采用单机架可逆轧机进行轧制，二开温度800～980℃，终轧温度760～900℃，入水温度750～850℃，返红温度600～700℃，钢板冷却后剪切探伤；
S7、钢板进行正火处理，正火温度900～950℃，保温时间20～30min，正火后空冷至常温；
S8、钢板性能检测、表检、标识后进行发货处理。
6.根据权利要求5所述的一种高效焊接桥梁钢的制造方法，其特征在于：钢板组织为铁素体和少量珠光体组织。
7.根据权利要求5所述的一种高效焊接桥梁钢的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、采用转炉或电炉进行钢水冶炼，出钢采用全脱氧，炉后铝含量0.033%～0.041%；
S2、采用LF进行脱硫造渣，依据成分设计进行合金化，不进行镁合金处理；
S3、采用RH或VD进行真空处理，真空处理结束后喂入镁铝线，镁含量0.0025%～0.0033%，镁处理结束后静搅15min；
S4、连铸采用透气水口，保证浇铸顺利，过热度满足15～26℃，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺；
S5、坯料表检合格后在步进式加热炉加热，奥氏体化温度设定为1120±10℃，加热时间按坯料厚度以8～11min/cm计算，均热时间≥30min；
S6、采用单机架可逆轧机进行轧制，二开温度845～900℃，终轧温度816～868℃，入水温度798～826℃，返红温度636～682℃，钢板冷却后剪切探伤；
S7、钢板进行正火处理，正火温度920～947℃，保温时间20～30min，正火后空冷至常温；
S8、钢板性能检测、表检、标识后进行发货处理。
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