一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，依次包括冶煉、精煉、連鑄、鑄坯加熱、除鱗、軋制和冷卻工序，在所述軋制采用控軋控冷技術(shù)，鑄坯加熱溫度為1210～1230℃，在爐時(shí)間為200～240min，奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制；第一階段粗軋道次大壓下量破碎奧氏體晶粒，第二階段精軋開(kāi)軋溫度≤1020℃，待溫坯的厚度控制在28～30mm，終軋溫度為820～840℃，總形變率≥71%；軋制后進(jìn)行冷卻、切割取樣。本發(fā)明通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，常采用低碳、微量鈮、釩、鈦及少量的鎳、鉻、銅合金，可有效增強(qiáng)合金鋼的強(qiáng)度和韌性，達(dá)到熱軋態(tài)力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明高性能結(jié)構(gòu)用鋼材的制造方法，具體涉及一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板 的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)道路橋梁建設(shè)正向高速、重載、大跨度、全焊接點(diǎn)、免涂裝和安全性高等方向 發(fā)展。目前使用的橋梁板具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重輕，安全性高，能夠承載較大的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)載 荷，服役時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路以及大型跨江、跨海大橋建設(shè)中，一般工程 設(shè)計(jì)中跨度大于300米的橋梁均采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橋梁用鋼材不僅需要有較高的抗拉強(qiáng) 度，還要有一定的屈強(qiáng)比，其屈強(qiáng)比越小，鋼結(jié)構(gòu)的抗破壞潛能越高，一旦橋梁超載，也可因 其塑性變形被及早發(fā)現(xiàn)，避免發(fā)生毀滅性的破壞。但是橋梁用鋼材的屈強(qiáng)比過(guò)低也會(huì)影響 鋼結(jié)構(gòu)，致使材料的有效利用率降低。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上橋梁鋼使用量最大的為Q345q_Q370q，隨 著跨海大橋工程的逐步開(kāi)發(fā)，更高等級(jí)的橋梁板被廣泛使用，例如Q420q、Q460q和Q500q 等。但是，目前我國(guó)只有屈服強(qiáng)度級(jí)別Q420q被應(yīng)用于實(shí)際橋梁工程中，與國(guó)外的高性能鋼 相比，還存在較大的差距。
[0003] 為了滿足大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展要求，對(duì)橋梁鋼的綜合性能提出了更高的要求， 本發(fā)明提出了一種熱軋態(tài)薄規(guī)格Q500qE高強(qiáng)度橋梁板的制造方法。
[0004] 經(jīng)過(guò) 申請(qǐng)人:檢索發(fā)現(xiàn)，有一些專(zhuān)利涉及高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比鋼。中國(guó)專(zhuān)利 CN101649420A公開(kāi)了一種高強(qiáng)度高韌性低屈強(qiáng)比鋼、鋼板及其制造方法，該鋼采用多種合 金Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、V、Ti進(jìn)行強(qiáng)化，多種合金元素的含量較多，總含量可達(dá)1. 18%，成 本較高，另外采用控扎控冷工藝進(jìn)行生產(chǎn)，得到的鋼板屈服強(qiáng)度> 500MPa，-40°C條件下的 Akv沖擊值> 100J，其終冷溫度達(dá)到了 420°C，熱軋態(tài)性能可以滿足高層建筑用鋼的標(biāo)準(zhǔn)。 然而該專(zhuān)利生產(chǎn)得到的鋼板厚度在20mm以上，不能滿足橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)超薄規(guī)格板材 的需要，另外 申請(qǐng)人:實(shí)驗(yàn)可知，采用該專(zhuān)利的方法生產(chǎn)8mm厚度的鋼板，其板形易出現(xiàn)單邊 瓢曲。另外，當(dāng)軋輥輥身兩側(cè)的冷卻水流量存在差異時(shí)，就會(huì)使輥身兩側(cè)存在溫度差，引起 輥身兩側(cè)的膨脹量不一致，進(jìn)而導(dǎo)致輥身兩側(cè)的磨損量不一致，當(dāng)兩側(cè)的磨損量差值大于 0. 05mm時(shí)，會(huì)出現(xiàn)單邊瓢曲；乳機(jī)剛度不一致會(huì)導(dǎo)致對(duì)乳棍兩側(cè)施加的力不一致，從而影 響輥縫精度，當(dāng)輥身兩側(cè)的輥縫差值大于〇. 3_時(shí)，也易出現(xiàn)單邊瓢曲；板坯兩側(cè)溫度不一 致，導(dǎo)致軋制過(guò)程中變形抗力不一致，當(dāng)板坯的兩側(cè)溫度相差30°C時(shí)，也易出現(xiàn)單邊瓢曲。
[0005] 另一個(gè)中國(guó)專(zhuān)利CN103352167A公開(kāi)了一種低屈強(qiáng)比高強(qiáng)度橋梁用鋼及其制造方 法，該方法不僅需要控扎控冷，而且對(duì)需要控冷后的鋼板進(jìn)行熱處理以保證鋼板組織及性 能均勻：將鋼板加熱到480?630°C之間，進(jìn)行回火熱處理，回火時(shí)間控制在（2. 0?3. 0) min/mmX板厚+30min,增加了一道熱處理工序,工藝較復(fù)雜,造成成本增加。雖然該橋梁鋼 的屈服強(qiáng)度彡530MPa，抗拉強(qiáng)度彡700MPa，屈強(qiáng)比彡0. 8,能夠滿足高強(qiáng)度橋梁板對(duì)性能的 要求，但是其延伸率僅大于18%，-40°C下的沖擊功彡100J。而且該專(zhuān)利的橋梁板厚度在 20mm以上，甚至達(dá)到了 32mm，采用該專(zhuān)利的工藝生產(chǎn)厚度在8mm以下的薄規(guī)格鋼板時(shí)，板形 易出現(xiàn)單邊瓢曲。因此，采用上面兩個(gè)專(zhuān)利制造薄規(guī)格鋼板時(shí)均易在板坯中間和兩側(cè)產(chǎn)生 熱凸度，出現(xiàn)單邊瓢曲現(xiàn)象，使得板材一次合格率低，需要經(jīng)過(guò)液壓彎輥、移輥技術(shù)和軋輥 分段冷卻以及平整機(jī)平整、張力矯直等手段進(jìn)行挽救或矯直處理，增加了挽救成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高 強(qiáng)度橋梁板的制造方法，該方法通過(guò)低碳加低碳加少量合金的成分設(shè)計(jì)、合理的控扎控冷 工藝，獲得性能優(yōu)異、厚度在8mm以下的薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁用鋼板。
[0007] 本發(fā)明的熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，該方法的橋梁板按重量百分比 為，C :0· 02 ?0· 06%，Si :0· 1 ?0· 5%，Mn :1· 3 ?I. 5%，P 彡 0· 013%，S 彡 0· 005%，Ni : 0· 1 ?0· 3%，Cu :0· 1 ?0· 5%，Cr :0· 1 ?0· 2%，V :0· 02 ?0· 04%，Nb :0· 03 ?0· 05%， Ti:彡0· 02%，Mo :0· 15?0· 3%，Alt彡0· 04%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 化學(xué)成分是影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量與高強(qiáng)鋼板性能的關(guān)鍵因素之一，本發(fā)明為了使橋 梁板用鋼獲得優(yōu)異的綜合性能，對(duì)所述鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了限制，原因在于：
[0009] C :碳是影響高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的主要元素之一，通過(guò)間隙固溶提高鋼的強(qiáng)度， 當(dāng)碳含量低時(shí)強(qiáng)度低；含量過(guò)高時(shí)，韌性和可焊性將變差，本發(fā)明碳含量控制在0.02? 0· 06%。
[0010] Ni :鎳能提高鋼的強(qiáng)度、韌性及耐腐蝕性能，抑制碳從奧氏體中脫溶，降低晶界碳 化物析出傾向，顯著減少晶間碳化物數(shù)量。但隨著鎳含量增多，生產(chǎn)成本會(huì)顯著增加，本發(fā) 明鎳含量控制在〇. 1?〇. 3%。
[0011] Cu:銅能夠抑制多邊形鐵素體和珠光體的形成，促進(jìn)低溫組織貝氏體或馬氏體的 轉(zhuǎn)變。銅含量過(guò)高影響鋼的韌性，并將引起熱軋過(guò)程中產(chǎn)生裂紋，惡化鋼板表面性能。本發(fā) 明中銅含量控制在〇. 1?0.5%。
[0012] Cr :鉻能夠抑制多邊形鐵素體和珠光體的形成，促進(jìn)貝氏體或馬氏體轉(zhuǎn)變，從而使 鋼的強(qiáng)硬度增加，但Cr含量過(guò)高將影響鋼的韌性，本發(fā)明中的鉻含量控制在0. 1?0. 2 %。
[0013] V :釩是強(qiáng)碳氮化合物形成元素，且釩的碳化物固溶溫度相對(duì)較低，在軋制結(jié)束后 的冷卻階段仍有一定的析出，進(jìn)而提高了鋼的強(qiáng)度，但V含量較高時(shí)將明顯惡化鋼的低溫 韌性，尤其是焊接熱影響區(qū)的韌性，本發(fā)明中釩含量控制在0. 02-0. 04%。
[0014] Nb:微量鈮對(duì)奧氏體晶界具有釘扎作用，抑制形變奧氏體的再結(jié)晶，并在冷卻時(shí) 形成析出物，提高強(qiáng)度和韌性。鈮添加量小于〇. 030 %時(shí)效果不明顯，大于0. 05 %時(shí)韌性 降低，并引起連鑄坯表面裂紋產(chǎn)生，此外對(duì)焊接性能也有惡化作用。本發(fā)明鈮含量控制在 0. 03 ?0. 05%。
[0015] Ti :鈦能固定鋼中的氣體氮，形成氮化鈦，阻止在加熱、乳制、焊接過(guò)程中的晶粒長(zhǎng) 大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。本發(fā)明鈦成分控制在< 0.02%。
[0016] Mo :鑰能夠有效提高鋼的淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產(chǎn)生，促進(jìn)在較大 冷卻速度范圍內(nèi)形成晶內(nèi)有大量位錯(cuò)分布的鐵素體或貝氏體，產(chǎn)生相變強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化作 用。在高強(qiáng)度低合金鋼中，鋼板的強(qiáng)度隨鑰含量的增加而顯著提高，但是鑰的合金成本高， 大量添加時(shí)會(huì)增加成本，并降低韌性和可焊性。本發(fā)明鑰含量控制在〇. 15?0. 3%。
[0017] 所述橋梁板中Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、V和Ti合金元素的總量為0. 83%。
[0018] 本發(fā)明橋梁板用鋼的屈服強(qiáng)度彡500MPa，延伸率彡21%，屈強(qiáng)比< 0.85，-40°C低 溫縱向沖擊> 120J。橋梁板用鋼的顯微組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體，其晶粒尺寸控制 在10?15 μ m范圍內(nèi)，晶粒度控制在10級(jí)；
[0019] 本發(fā)明的橋梁板用鋼采用以下方法制成：依次包括冶煉、精煉、連鑄、鑄坯加熱、除 鱗、乳制和冷卻工序，在所述軋制采用控軋控冷技術(shù)，鑄坯加熱溫度為1210?1230°C，在爐 時(shí)間為200?240min，奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制；第一階段粗軋道次大壓 下量破碎奧氏體晶粒，第二階段精軋開(kāi)軋溫度< 1020°C，待溫坯的厚度控制在28?30mm， 終軋溫度為820?840°C，總形變率彡71% ;乳制后進(jìn)行冷卻、切割取樣。
[0020] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述粗軋的軋制溫度1054?1057°C，形變率彡87%。
[0021] 再進(jìn)一步優(yōu)選地，所述軋制工序中，精軋后控制水冷，水冷速度為13±3°C /s，返 紅溫度為580?620°C。
[0022] 更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述冶煉工序前需對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，鐵水脫硫預(yù)處理后 硫含量控制在S < 0. 005%，轉(zhuǎn)爐冶煉后磷含量控制在P < 0. 013%。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0024] 1.本發(fā)明通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，常采用低碳、微量鈮、釩、鈦及少量的鎳、鉻、銅合 金，可有效增強(qiáng)合金鋼的強(qiáng)度和韌性，達(dá)到熱軋態(tài)力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。采用冶煉連鑄、乳 制生產(chǎn)橋梁鋼，工藝流程短，能較好的滿足高等級(jí)公路、鐵路橋梁建筑構(gòu)件的材料要求。
[0025] 2.本發(fā)明采用合理的控軋控冷技術(shù)生產(chǎn)厚度在8mm以下的薄規(guī)格高強(qiáng)度板，乳制 時(shí)鋼板不出現(xiàn)單邊瓢曲，無(wú)需外力挽救或矯直，解決了薄規(guī)格高強(qiáng)板冷速過(guò)快引起的屈強(qiáng) 比高、板形差等問(wèn)題，避免因提高強(qiáng)度而引起的軋制力小，且減少了軋后熱處理工序，工藝 簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)。
[0026] 3.橋梁板中合金含量少，成本低。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1橋梁板的表面金相組織結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1橋梁板的1/4厚度處金相組織結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1橋梁板的1/2厚度出金相組織結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明的熱軋態(tài)薄規(guī)格Q500qE高強(qiáng)度橋梁板的制造方法依次包括以下工藝：鐵 水脫硫預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一RH精煉一（LF精煉）一連鑄一鑄坯堆垛緩冷一鑄坯檢驗(yàn)一鑄 述判定一鑄述驗(yàn)收一鑄述加熱一除鱗一乳制一冷卻一（探傷）一切割、取樣一噴印標(biāo)識(shí)一 檢驗(yàn)一入庫(kù)。
[0031] 實(shí)施例1至3提供的一種熱軋態(tài)薄規(guī)格Q500qE高強(qiáng)度橋梁板主要化學(xué)成分 (wt % )如表1所示。
[0032] 表1實(shí)施例的主要化學(xué)成分（wt % )
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，其特征是： 所述橋梁板按重量百分比為，C :0. 02?0. 06%，Si :0. 1?0. 5%，Mn :1. 3?1. 5%， P 彡 0· 013%，S 彡 0· 005%，Ni :0· 1 ?0· 3%，Cu :0· 1 ?0· 5%，Cr :0· 1 ?0· 2%，V :0· 02 ? 0· 04%，Nb :0· 03 ?0· 05%，Ti :彡 0· 02%，Mo :0· 15 ?0· 3%，Alt 彡 0· 04%，余量為 Fe 及不可 避免的雜質(zhì)； 所述橋梁板的屈服強(qiáng)度彡500MPa，延伸率彡21%，屈強(qiáng)比< 0.85, -40°C低溫縱向沖 擊> 120J ;所述橋梁板的顯微組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體，其晶粒尺寸控制在10? 15 μ m范圍內(nèi)，晶粒度控制在10級(jí)； 所述橋梁板用鋼采用以下方法制成：依次包括冶煉、精煉、連鑄、鑄坯加熱、除鱗、乳制 和冷卻工序，在所述軋制采用控軋控冷技術(shù)，鑄坯加熱溫度為1210?1230°C，在爐時(shí)間為 200?240min，奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制；第一階段粗軋道次大壓下量破 碎奧氏體晶粒，第二階段精軋開(kāi)軋溫度彡1020°C，待溫坯的厚度控制在28?30mm，終軋溫 度為820?840°C，總形變率彡71% ;乳制后進(jìn)行冷卻、切割取樣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，其特征是：所述 粗軋的軋制溫度1054?1057°C，形變率彡87%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，其特征是：所述 軋制工序中，精軋后控制水冷，水冷速度為13±3°C /s，返紅溫度為580?620°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，其特征是：所述 冶煉工序前需對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，鐵水脫硫預(yù)處理后硫含量控制在S < 0. 005%，轉(zhuǎn)爐 冶煉后磷含量控制在P < 〇. 013%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱軋態(tài)薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁板的制造方法，其特征是：所述 橋梁板中Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、V和Ti合金元素的總量為0. 83%。
【文檔編號(hào)】C22C38/50GK104264062SQ201410469416
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】鄭建平, 侯中華, 牛繼龍, 楊果煜, 李恒坤, 李堂 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司