CN116790991A

CN116790991A - 一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH及其生产方法

Info

Publication number: CN116790991A
Application number: CN202310790114.XA
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 郑海明; 李忠波; 袁清; 刘庆波; 康文举; 周杨; 杨阳; 杨东; 于飒; 朱先兴; 袁高俭
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2023-06-30
Filing date: 2023-06-30
Publication date: 2023-09-22

Abstract

本发明提供了一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH及其生产方法，通过特殊控轧控冷工艺保证，实现在成分设计中取消V的条件下，达到Q460FNH的强度，进而降低合金成本；钢板轧制结束，经矫直堆冷不需要进行热处理，最终获得的钢板厚度30～60mm，耐大气腐蚀指数I≥6.5，其屈服强度470～550MPa，抗拉强度580～670MPa，屈强比≤0.80，伸长20～28％，‑60℃纵向KV2冲击功≥200J。较高的强度、较低的Pcm，以及优异的低温冲击韧性和耐腐蚀性能，完全满足严寒地区大型桥梁的建设制造需要。

Description

一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH及其生产方法

技术领域

本发明属于宽厚板冶金技术领域，具体涉及一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH及其生产方法。

背景技术

近年来，随着我国基建的发展，桥梁结构朝着大跨度、重载化、高速化方向发展。这促使桥梁钢结构用钢的厚度越来越大、强度越来越高、抗震性能越来越好，同时为降低桥梁后续的涂装防锈维护成本，高强韧的耐大气腐蚀桥梁钢需求也越来越大。Q460qNH强度比Q420q提升明显，且具有优异的耐大气腐蚀性能，若屈强比得到控制，不仅可以满足车辆的高速冲击，而且抗震性能能够保证。

公开号CN 113957336 A专利“一种低成本高韧性Q460qNHD钢板生产方法”，该方法的Nb:0.044～0.052％、V:0.03～0.04％，合金含量高、成本高。其次钢板厚度范围仅15～32mm，难以满足大型桥梁建设各种复杂规格的需求。此外，质量等级仅为D级-20℃冲击，难以满足严寒地区的需求。

公开号CN 111996451 A专利“一种460MPa级高铬耐候钢及其制备方法和应用”，该方法生产的耐候钢采用热轧卷板生产，厚度较薄且冲击韧性较低。

综上开发出一种低成本、低屈强比特厚桥梁钢Q460qFNH，对于我国的严寒地区大型桥梁钢结构的建设制造，具有重大意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH，该钢板的各化学成分组合合理、成本较低，碳当量及焊接裂纹敏感性指数低、低温冲击韧性优异，满足实际的生产、加工及使用。

本发明的另一目的是提供一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH的生产方法。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案来实现的：一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH，包含如下质量百分比的化学成分：C：0.07-0.10％、Si：0.10-0.35％、Mn：1.10-1.60％、P≤0.016％、S≤0.003％、Als：0.020-0.035％、Nb：0.015-0.025％、Cr：0.40-0.60％、Ni：0.30-0.50％、Cu：0.25-0.35％、Ti≤0.020％，其余为Fe和残留元素；所述桥梁钢的厚度为30～60mm，耐大气腐蚀指数I≥6.5，其屈服强度470～550MPa，抗拉强度580～670MPa，屈强比≤0.80，伸长20～28％，-60℃纵向KV2冲击功≥200J。

其成分设计思路是：C是较强的固溶强化元素，能显著提高钢板强度和淬透性，但降低韧性和塑性。Mn含量增加可提高奥氏体稳定性，降低临界冷却速度，提高钢材的淬透性，但含量过高将增加钢的回火脆性倾向，随Mn/C的增加，钢的脆性转变温度显著降低。根据实际生产经验，Mn/C控制在＜18，因此将C控制在0.07～0.10％，锰控制在1.10～1.60％。Nb、Ti在钢中的作用，一是在轧制过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大；二是通过其碳氮化合物的应变诱导析出，起到Nb、Ti的沉淀强化作用。Nb在钢中具有最强的晶粒细化强化效果，但晶粒越细小，有效晶界面积越大，钢板的屈服越高，屈强比也越高，因此应尽可能的降低Nb含量。Cr在钢中主要是起到生成碳化物，提高钢的强度、硬度和耐腐蚀性。其次使CCT曲线右移动，增加钢的淬透性的作用。Ni与Fe以互溶形式存在于α和γ铁相中，所以Ni为纯固溶元素，具有明显降低冷脆转变温度、提高钢的冲击韧性的作用，Ni还可降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。Cu能够提高钢板的强度和耐腐蚀性能。V可以提高钢板的抗拉强度，但本发明通过特殊控轧控冷工艺，完全可以取消V且达到Q460FNH的强度，进而降低合金成本。

一种低屈强比桥梁钢Q460qFNH的生产方法包括粗轧、精轧及控冷，具体如下：

1)粗轧工艺：执行三个道次的大压下，道次压下量≥35mm，累计压下率≥70％，晾钢厚度h+15～35mm；

2)精轧工艺：采用高温小压下，开轧温度790～830℃，道次压下量≤10mm，累计压下率≤40％，终轧温度770～810℃。需要重点说明的是，在精轧过程中，本发明人发现，精轧道次压下量越大，晶粒被拉的越长，晶界面积越大。其次精轧累计压下率越大，晶粒越细小，单位体积内的晶界面积也越大。这些晶界在钢板拉伸时，阻碍了位错形变的滑移，进而使屈服上升，导致屈强比升高。此外，精轧温度越低，钢板保留的形变位错越多，加工硬化参越严重，钢板的屈服强度越高；而且低温轧制促使析出更多的Nb(C/N)、Ti(C/N)粒子，也能够阻碍位错的滑移，造成钢板难以屈服变形，所以屈强比越高。综上，为降低Q460qFNH的屈强比，因此精轧必须高温小压下轧制。

3)控冷工艺：经驰豫，钢板入水温度710～720℃，此时钢板已生成部分先共析铁素体，这部分铁素体软相用以降低钢板的屈服强度；返红温度控制在500～550℃，使钢板具有差异性的组织，即铁素体+珠光体+贝氏体。通过生成的贝氏体来提高钢板的抗拉强度，铁素体降低屈服强度。随着抗拉的提高，屈服的降低，那么钢板的屈强比就会明显降低。其次随着返红的降低，钢板中粒状贝氏体组织中的M/A岛尺寸大幅细化，并且以颗粒状为主。这些细小弥撒的M/A颗粒，起到了析出强化和阻碍裂纹扩展的作用，因此抗拉强度和冲击韧性得到提高。

综上，制定Q460qFNH的控轧控冷工艺如下表：

轧制结束，钢板经矫直堆冷，消除内部应力，提高耐疲劳性能，最终获得的钢板厚度为30～60mm，耐大气腐蚀指数I≥6.5，其屈服强度470～550MPa，抗拉强度580～670MPa，屈强比≤0.80，伸长20～28％，-60℃纵向KV2冲击功≥200J。其合金成本低、轧制结束不需要进行热处理，且具有较高的强度、较低的Pcm，以及优异的低温冲击韧性和耐腐蚀性能，完全满足严寒地区大型桥梁的建设制造需要。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例1提供一种厚度为32mm的Q460FNH钢板，包括如下质量百分比的化学成分：C0.08、Si0.23、Mn1.32、P0.013、S0.002、Als0.025、Nb0.018、Cr0.46、Ni0.38、Cu0.31、Ti0.016，余量为Fe和残留元素。

钢板的Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B＝0.21％≤0.22％。

钢板的耐大气腐蚀指数：I＝6.54≥6.5。

其生产方法包括：

1)冶炼工艺：铁水经KR搅拌脱硫后，S含量0.010％。转炉出钢C含量0.04％、P含量0.010％。脱氧剂铝块加入量180Kg，出钢石灰加入量260Kg。转炉出钢结束采用挡渣锥挡渣，下渣厚度20mm。氩站强吹氩气5min，流量400NL/min控制。LF精炼石灰加入1.2吨，铝线打入500m，钙线加入200m，白渣保持时间30min。VD真空度66Pa，真空保压时间17min，定[H]含量1.0PPm。

2)连铸工艺：全程采用保护浇铸，钢水液相线温度1520℃，中包温度控制在1530～1535℃范围内。

3)钢坯加热工艺：钢坯一加热温度950℃，二加热温度1230℃，均热段温度1210℃。加热时间280分钟。

4)控轧控冷工艺：钢坯轧制晾钢厚度50mm，粗轧累计压下率(245-50)/245＝79.59％，精轧累计压下率(50-32)/50＝36％。精轧开轧825℃，终轧810℃，驰豫后入水温度718℃，返红536℃。

5)堆冷工艺：钢板堆冷温度468℃，堆冷时间48h。

实施例1性能：以实施例1所得的Q460qFNH钢板为待测品，钢板的化学成分、力学性能试件取样位置及试样制备按照标准《GB/T2975》规定检测。低温冲击韧性试验按《GB/T229》标准检测，拉伸性能试验按《GB/T228》标准检测，弯曲性能试验按《GB/T232》标准检测。检测结果如下表所示。

下表为检测结果

由上表可以看出，本申请实施例提供的Q460qFNH钢板，具有优异的强韧性能和低屈强比。

其中实施例1中主要组织为B(25％)+F(15％)+P(60％)。

实施例2

本实施例2提供一种厚度为55mm的Q460FNH钢板，包括如下质量百分比的化学成分。C0.07、Si0.22、Mn1.42、P0.015、S0.001、Als0.030、Nb0.023、Cr0.50、Ni0.42、Cu0.30、Ti0.017，余量为Fe和残留元素。

钢板的Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B＝0.20％

≤0.22％。

钢板的耐大气腐蚀指数：I＝6.61≥6.5。

其生产方法包括：1)冶炼工艺：铁水经KR搅拌脱硫后，S含量0.009％。转炉出钢C含量0.04％、P含量0.012％。脱氧剂铝块加入量190Kg，出钢石灰加入量280Kg。转炉出钢结束采用挡渣锥挡渣，下渣厚度18mm。氩站强吹氩气5min，流量400NL/min控制。LF精炼石灰加入1.3吨，铝线打入400m，钙线加入200m，白渣保持时间33min。VD真空度66Pa，真空保压时间19min，定[H]含量1.2PPm。

2)连铸工艺：全程采用保护浇铸，钢水液相线温度1519℃，中包温度控制在1524～1539℃范围内。

3)钢坯加热工艺：钢坯一加热温度950℃，二加热温度1235℃，均热段温度1215℃。加热时间330分钟。

4)控轧控冷工艺：钢坯轧制晾钢厚度80mm，粗轧累计压下率(300-85)/300＝71.67％，精轧累计压下率(85-55)/85＝35.29％。精轧开轧805℃，终轧788℃，入水温度715℃，返红506℃。

5)堆冷工艺：钢板堆冷温度453℃，堆冷时间48h。

实施例2性能：以实施例2所得的Q460qFNH钢板为待测品，钢板的化学成分、力学性能试件取样位置及试样制备按照标准《GB/T2975》规定检测。低温冲击韧性试验按《GB/T229》标准检测，拉伸性能试验按《GB/T228》标准检测，弯曲性能试验按《GB/T232》标准检测。检测结果如下表所示。

下表为检测结果

其中实施例2中主要组织为B(20％)+F(10％)+P(70％)。

综合上述试验结果可见，本申请实施例提供的Q460qFNH钢板，其强度性能、冲击韧性、组织比列、屈强比、焊接裂纹敏感性指数等指标均满足桥梁建设的制造使用要求。

此外还对钢板的表面检验、内部探伤合格率均达到100.00％。

综上所述，本申请提供的Q460qFNH钢板用钢的各化学成分、生产工艺、内部组织组合合理，能够同时具有较好的力学性能和焊接性能。其生产方法满足冶金行业的组织生产，能够达到Q460qFNH钢板的质量，提高其使用性能。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，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

1.一种低屈强比特厚桥梁钢Q460qFNH，其特征在于：所述桥梁钢包含如下质量百分比的化学成分：C：0.07-0.10％、Si：0.10-0.35％、Mn：1.10-1.60％、P≤0.016％、S≤0.003％、Als：0.020-0.035％、Nb：0.015-0.025％、Cr：0.40-0.60％、Ni：0.30-0.50％、Cu：0.25-0.35％、Ti≤0.020％，其余为Fe和残留元素；所述桥梁钢的厚度为30～60mm，耐大气腐蚀指数I≥6.5，其屈服强度470～550MPa，抗拉强度580～670MPa，屈强比≤0.80，伸长20～28％，-60℃纵向KV2冲击功≥200J。

2.根据权利要求1所述的低屈强比特厚桥梁钢Q460qFNH的生产方法包括粗轧、精轧及控冷，具体如下：

粗轧工艺：执行三个道次的大压下，道次压下量≥35mm，累计压下率≥70％，晾钢厚度h+15～35mm；

精轧工艺：采用高温小压下，开轧温度790～830℃，道次压下量≤10mm，累计压下率≤40％，终轧温度770～810℃；

控冷工艺：经驰豫，钢板入水温度710～720℃，返红温度控制在500～550℃。