一種橋梁結構鋼板及其生產方法

2023-12-10 05:41:06 1

專利名稱：：一種橋梁結構鋼板及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及一種橋梁結構鋼板及其生產方法，特別是高性能Q420qE鋼及其生產方法。技術背景隨著交通與城市建設的發展，跨大江、大河、大海的鐵路橋、公路橋、城市高架橋越來越多，跨度越來越大，對建造橋梁的材料提出了高強、輕質和多功能的性能要求，原來一般強度級的橋梁結構用鋼難以滿足現代橋梁建設的需要。日本生產的高性能橋梁鋼SM570N，採用的是淬火加回火工藝，不但生產流程複雜，生產成本高，而且鋼板的可焊性較差。後來，日本利用TMCP技術提高直接淬火的析出硬化效果，減少了碳當量和裂紋敏感係數，提高了SM570N的可焊性。但採用TMCP工藝生產的鋼板，內應力較大，在加工和使用過程中構件易變形，因此影響了產品的使用性能，降低了構件的使用壽命。中國以前生產的高性能橋梁鋼主要是Q370qE和Q420qD，基本上都採用TMCP或TMCP加正火工藝生產，強度級別偏低，承載重量受到較大程度的限制，耐低溫性能也不夠好。同時，按GB/T714-2000生產的Q420qD存在板厚效應——隨著鋼板厚度的增加，鋼板的屈服強度和抗拉強度均有一定程度下降；另外，採用TMCP技術生產的Q420qD亦存在較大的內應力，在加工和使用過程中構件易變形，特別是厚鋼板，嚴重影響了橋梁的使用壽命。
發明內容本發明的目的就是要提供一種滿足高性能要求，克服現有技術不足的新的橋梁鋼及其生活方法，使生產工藝科學、易操作、經濟可靠。本發明通過以下技術方案來實現橋梁鋼鐵的組分重量百分比為碳0.02%~0.06%，矽0.15%~0.25%，錳1.40%~1.60%，磷《0.020%，硫《0.010%，鈮0.025%~0.045%，鈦0.008%~0.020%，鋁0.020%~0.050%，鎳0.15%~0.30%，鉻0.25%~0.35%，鉬0.15%~0.30%，銅0.250/o0.35%，氮《0.005%，鐵餘量。生產方法為採用鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、連鑄、板坯加熱、粗軋、精軋、ACC控制冷卻、回火、精整、成品入庫的生產工藝流程。其中各步驟的技術方案在下面結合附圖進行說明。圖l為本發明方法的工藝流程圖。圖中1-鐵水預處理、2-轉爐冶煉、3-LF精煉、4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、5-連鑄、6-板坯加熱、7-粗軋、8-精軋、9-ACC控制冷卻、10-回火、11-精整、12-成品入庫。下面對照附圖對本發明做進一步說明1-鐵水預處理將鐵水中的S脫至0.010^以下。2-轉爐冶煉頂底復吹轉爐根據精煉工藝選擇脫碳工藝。選擇RH脫碳、脫氣工藝，轉爐終點碳控制在0.06%~0.10%;或者選擇VD脫氣工藝，轉爐終點碳控制在0.03%以下。3-LF精煉控制溫度15001650°C;成分微調，造渣脫氧，精煉時間^35min，全程吹氬攪拌，精煉渣鹼度(CaO/Si02)<5.0;對化學成分進行微調，使其達到鋼的內控要求；採用RH脫碳處理時，除碳含量外，其他化學成分微調至內控要求。4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣VD真空脫氣在VD真空爐裡0.5tor的真空下，保持真空時間15min以上；或者RH脫碳脫氣，將碳脫至0.04%以下。5-連鑄工藝控制在1520155(TC進行連鑄。.6-板坯加熱加熱爐加熱溫度在12001250'C之間。7-粗軋採用m階段控制軋制，粗軋終軋溫度大於1020°C，8-精軋精軋開軋溫度92(TC。末三道開軋溫度根據成品厚度可以有所區另廿20mm、24~28mm、32~36mm、40~44mm、48~60mm、64~68mm的開軋溫度分別按900。C、880°C、870°C、860°C、850。C和840。C進行控制。9-ACC控制冷卻開冷溫度790~830°C。其他參數按表l要求執行表1工藝參數控制表tableseeoriginaldocumentpage5lO-回火厚度《28mm的鋼板採用TMCP狀態交貨；厚度〉28mm的鋼板採用TMCP+回火狀態交貨。回火工藝執行溫度49051(TC，在爐時間(min)=板厚mmXlmin/mm+10min。一方面保證鋼板屈強比《0.88，滿足大載荷下抗斷裂能力；另一方面通過高溫回火，消除厚板的內應力，確保在加工過程中構件不變形以保證橋梁的使用壽命。l卜精整在鋼中加入適量的銅(Cu)元素後，經過高溫回火，鋼板強度不但不降低，反而會上升1030MPa，較好地保證鋼板的強度級別，提高鋼板綜合性能。12-入庫按一般方法入庫處理。採用本發明方法生產的高性能橋梁結構用鋼Q420qE，具有屈服強度^460MPa，抗拉強度^570MPa，屈強比《0.88，-40°。低溫衝擊韌性Akv》240J的良好性能，可廣泛應用於高參數、大跨度、重載荷鐵路橋梁的重要構件。本發明的貢獻在於在不改變現有的生產條件的前提下，通過優選化學組分和生產工藝等手段，使鋼板鋼質純淨，力學性能、工藝性能和使用性能優良，完全達到高性能橋梁結構鋼板的技術要求。與傳統生產方法比較，簡化了生產工藝，降低了生產成本，提高了鋼板的可焊性。與較先進的TMCP工藝生產方法比較，解決了在加工和使用過程中構件易變形的問題，提高了重要構件的使用壽命。與國內相同強度級別的Q420qD生產工藝比較，在鋼中加入適量的銅(Cu)元素後，經過高溫回火，鋼板強度不但不降低，反而會上升1030MPa，較好地保證了鋼板的強度級別，提高了鋼板綜合性能，節約了資源;通過高溫回火，消除了鋼板內應力，在加工和使用過程中構件不會變形，保證了橋梁的使用壽命，大幅度提高橋梁結構的安全可靠性，滿足了高性能橋梁向高參數、大跨度、重載荷發展的技術要求。具體實施方式下面通過實施例進一步介紹本發明的技術方案實施案例1:採用表2中化學成分的坯料進行軋制。表2實施例1的化學組分tableseeoriginaldocumentpage6加熱爐加熱溫度在11751207。C之間；粗軋開軋溫度》1020'C，單道次壓下率要求>12%，中間坯厚度170mm;精軋I階段開軋溫度《94(TC，累積壓下率>45%;精軋II階段開軋溫度《88(TC，終軋溫度《85(TC，最後三道次的累計壓下量>34.5%;ACC冷卻速度1(TC/S，終冷溫度500560°C;回火溫度580-600°C，在爐時間(min)二板厚Xlmin/mm+50min。採用上述工藝生產的高性能橋梁結構鋼板Q420qE，具有較細小的貝氏體和少量鐵素體組織，晶粒度在10級以上，晶粒度差異在2.0級以內，不僅屈服強度和抗拉強度滿足相應要求，其他各項力學性能均勻。力學性能達到如下指標屈服強度430490MPa，抗拉強度550600MPa，伸長率23.0~28.0%，屈強比0.750.82，-40°。低溫衝擊韌性Akv在247~293J之間。實施案例2:採用表3中化學成分的坯料進行軋制。表3實施例2化學組分tableseeoriginaldocumentpage6加熱爐加熱溫度在1180124(TC之間；粗軋開軋溫度》1000'C，終軋溫度〉95(TC，單道次壓下量要求》15%，中間坯厚度140mm;精軋開軋溫度880~920°C，累積壓下率》50%;精軋II階段開軋溫度《880。C，最後三道次的累計壓下量》45%，終軋溫度814833'C，ACC冷卻速度10~15°C/S，終冷溫度280420'C;回火溫度550。C，在爐時間(min)二板厚Xlmin/mm+50min。採用上述工藝生產的高性能橋梁結構鋼板Q420qE，具有細小均勻的貝氏體組織，晶粒度控制在11~12級，組織晶粒度差異控制在1級以內，力學性能較均勻，但有部分鋼板屈強比超過0.88。力學性能達到如下指標屈服強度465650MPa，抗拉強度570715MPa，伸長率19.5%~34.5%，屈強比0.750.94，-4(TC低溫衝擊韌性Akv在206364J之間。實施案列3:採用表4中化學成分的坯料進行軋制。表4實施例3化學組分cSiMnPSCuAl0.030.060.160.291.401.580.0070.0190.0030.0160.210.380.0150.049AlsNiCrTiMoNb0.0340.210.310.0130.190,042加熱爐加熱溫度在1200124(TC之間；粗軋開軋溫度》100(TC，終軋溫度〉95(TC,單道次壓下量要求>15%,中間坯厚度140mm;精軋開軋溫度880~920°C，累積壓下率>50%;精軋II階段開軋溫度《880。C，最後三道次的累計壓下量>45%，終軋溫度79082(TC，ACC冷卻速度1015°C/S，終冷溫度36545(TC;回火溫度50(TC，在爐時間(min)二板厚Xlmin/mm+10min。採用上述工藝生產的高性能橋梁結構鋼板Q420qE，具有細小均勻的貝氏體組織，晶粒度控制在11~12級，組織晶粒度差異控制在1級以內，力學性能均勻。力學性能達到如下指標屈服強度480585MPa，抗拉強度590685MPa，伸長率20.5%34.5%，屈強比0.75~0.85，-40。C低溫衝擊韌性Akv在218371J之間。在上述工藝基礎上，按照成品鋼板的厚度和寬度適當調整ACC冷卻，較好地保證了鋼板的板形。權利要求1.一種橋梁結構鋼板，其特徵在於鋼的組分重量百分比為碳0.02％～0.06％，矽0.15％～0.25％，錳1.40％～1.60％，磷≤0.020％，硫≤0.010％，鈮0.025％～0.045％，鈦0.008％～0.020％，鋁0.020％～0.050％，鎳0.15％～0.30％，鉻0.25％～0.35％，鉬0.15％～0.30％，銅0.25％～0.35％，氮≤0.005％，鐵餘量。2.—種橋梁結構鋼板的生產方法，包括ll-精整、12-成品入庫等後期一般工藝，其特徵在於ll-精整以前的工藝流程為1-鐵水預處理、2-轉爐冶煉、3-LF精煉、4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、5-連鑄、6-板坯加熱、7-粗軋、8-精軋、9-ACC控制冷卻、10-回火。3.根據權利要求2所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於所述1-鐵水預處理是將鐵水中的S脫至0.010%以下，2-轉爐冶煉系採用頂底復吹轉爐。4.根據權利要求3所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於3-LF精煉控制溫度1500~1650°C;成分微調，造渣脫氧，精煉時間^35min，全程吹氬攪拌，精煉渣鹼度(CaO/Si02)<5.0。5.根據權利要求4所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於所述的4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣工藝:VD真空脫氣在VD真空爐裡0.5tor的真空下，保持真空時間15min以上；或者RH脫碳脫氣，將碳脫至0.04%以下。6.根據權利要求5所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於所述的5-連鑄工藝控制在15201550。C，6-板坯加熱溫度在1200125(TC之間。7.根據權利要求6所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於採用m階段控制軋制7-粗軋終軋溫度大於102(TC，8-精軋開軋溫度920°C。8.根據權利要求7所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於所述的9-ACC控制冷卻開冷溫度為790830°C。9.根據權利要求8所述的橋梁結構鋼板的生產方法，其特徵在於10-回火控制工藝厚度《28mm的鋼板採用TMCP狀態交貨，厚度〉28mm的鋼板採用TMCP+回火狀態交貨；回火溫度490510'C，在爐時間(min)=板厚mmXlmin/mm+10min。全文摘要本發明涉及一種高性能橋梁結構鋼板及其生產方法。鋼的化學組分重量百分比為碳0.02％～0.06％，矽0.15～0.25％，錳1.40％～1.60％，磷≤0.02％，硫≤0.010％，鈮0.025％～0.045％，鈦0.008～0.020％，鋁0.020％～0.050％，鎳0.15～0.30％，鉻0.25～0.35％，鉬0.15～0.30％，銅0.25～0.35％，氮≤0.005％，鐵餘量。本發明方法的生產工藝流程為1.鐵水預處理、2.轉爐冶煉、3.LF精煉、4.VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、5.連鑄、6.板坯加熱、7.粗軋、8.精軋、9.ACC控制冷卻、10.回火、11.精整、12.成品入庫。文檔編號C22C38/48GK101333628SQ20081003191公開日2008年12月31日申請日期2008年7月29日優先權日2008年7月29日發明者丹劉,夏政海,曹志強,登羅,譚小斌,龍安輝申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司