屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢及其制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C 0.05％～0.10％、Si 0.10％～0.50％、Mn 1.20％～2.00％、Nb 0.02％～0.045％、Ti 0.005％～0.025％、Cr 0.40％～1.00％、Ni 0.05％～0.20％,Cu 0.10％～0.5％，Mo 0.08％～0.25％、Als 0.010％～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。制造方法：轧制过程采用TMCP工艺，轧前加热温度1140℃～1200℃，采用三阶段控轧，轧后加速冷却，开冷温度650℃～770℃，钢板加速冷却终止温度为200℃～550℃，之后空冷。应用本发明专利技术生产的钢板屈强比在0.85以下，成本低廉，且钢种韧性、塑性和焊接性能良好。生产操作方便，不需要二次两相区淬火等热处理工艺。

【技术实现步骤摘要】
屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢及其制造方法
本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及低屈强比桥梁钢及其制造方法。
技术介绍
日本JFE钢铁公司2004年申请了专利《低屈服比高强度高韧性的厚钢板和焊接钢管及它们的制造方法》(申请号：200480016295.6)，其中公开了一种低屈服比高强度高韧性的厚钢板及其制造方法。其组份按质量％计，含有C0.03～0.1、Si0.01～0.50、Mn1.20～2.50、Al≤0.08，另外选择性地加入Nb0.005～0.070、V0.005～0.10、Mo0.05～0.40、Ni0.50以下、Ti0.005～0.04、Cu0.5以下、B0.005以下、Cr0.50以下、Ca0.0005～0.003，余量实质上由Fe构成。其工艺为热轧后的钢板以5℃/S的冷却速度进行加速冷却至450～650℃，冷却后立即以0.5℃/S的加热速度进行再加热至550～750℃，屈强比可控制在0.80以下。其不足之处是：冷却后立即再加热需要配置专门的加热设备，大大提高了钢的生产成本。《高强度厚钢板及其制造方法、以及高强度钢管》(申请号：200680010512.X)公开了屈强比可控制在0.85以下，但是同样是在冷却后立即再加热，需要配置专门的加热设备。另外B元素的加入容易导致厚钢板的韧性受到损害。《800MPa级高韧性低屈服比厚钢板及其制造方法》(申请号：200610025127.4)公开的钢板其成分质量百分比为：C0.05～0.09，Si0.35～0.55，Mnl.50～1.90，Ni0.30～0.70，Nb0.04～0.08，Al0.02～0.04，Ti0.01～0.04，余Fe和不可避免杂质。《700MPa级高韧性低屈服比厚钢板及其制造方法》(申请号200510029246.2)公开的700MPa级高韧性低屈服比厚钢板，其成分质量百分比为：C0.03～0.06，Si0.35～0.55，Mnl.00～1.55，Ni0.50～0.70，Nb0.02～0.06，A10.02～0.04，Ti0.01～0.04，V0.04～0.07，Cu0.50～0.70、余Fe和不可避免杂质，屈强比可控制在0.70以下。以上两件专利技术中在者两个级别钢中加入了贵重元素Ni和较高的Cu含量，导致钢种成本明显增加。日本神户制钢所(申请号：200810174556.7)《焊接热影响部和母材的低温韧性优异的低屈强比高张力钢板及其制造方法》公开了屈服强度440MPa以下的低屈强比高张力钢，屈强比可控制在0.80以下，但是其钢中B含量0.0007—0.0015％，对钢种韧性损害不可避免。《一种低成本屈强比可控高强度高韧性钢板及其制造方法》(申请号：CN201010276628.6)提供了一种低屈强比钢板，成分：C0.04％～0.10％、Si0.10％～0.50％、Mn1.20％～2.00％、Nb0.02％～0.045％、Ti0.005％～0.025％、Cr0.40％～1.00％、Mo0.08％～0.25％、Als0.010％～0.050％，该专利技术提供的成分及工艺并不能完全保证生产的所有钢种的屈服强度均大于500MPa和抗拉强度均大于630MPa.鉴于上述不足之处及存在的问题，本专利技术提供了一种在添加Cu，Ni元素后，可以显著提高钢板的强韧性，且屈服强度大于500MPa的同时可使-40℃冲击功达到200J以上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述问题和不足而提供一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢及其制造方法，钢板的屈强比可有效地进行控制，成本低廉，且钢种韧性、塑性和焊接性能良好。生产操作方便，不需要二次两相区淬火等热处理工艺。可应用于桥梁、建筑钢结构等。本专利技术的目的是这样实现的：一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢，该钢板的成分按重量百分比计如下：C0.05％～0.10％、Si0.10％～0.50％、Mn1.20％～2.00％、Nb0.02％～0.045％、Ti0.005％～0.025％、Cr0.40％～1.00％、Ni0.05～0.20,Cu0.10％～0.5％，Mo0.08％～0.25％、Als0.010％～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。钢板屈强比在0.85以下。本专利技术选择的合金元素在钢中的主要作用及设计里入住如下：C：碳对钢的强度、韧性、焊接性能影响很大。C含量低于0.05％时，难以获得需要的高强度和低的屈强比；碳高于0.10％时，影响钢的韧性和焊接性能。Mn：锰对贝氏体转变有较大的促进作用，是提高强度和韧性的有效元素，而且成本十分低廉，因此在本专利技术中把Mn元素作为主要合金元素，Mn含量控制在1.20％～2.0％。Nb：铌是本专利技术钢中的重要添加元素，它能够有效地延迟变形奥氏体的再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，提高奥氏体再结晶温度，降低未再结晶轧制的轧制负荷，缩短待温时间，提高生产率，同时改善强度和韧性。它能够促进贝氏体转变，与Mo元素起到对贝氏体转变及提高屈服强度的作用。Nb含量低于0.02％，上述作用不明显。Nb含量高于0.045％时，影响钢种屈强比及焊接性能，因此控制Nb0.02％～0.045％。Cu：显著提高钢的强度和韧性，提高钢板的耐候性，热加工易产生热脆，但当Cu的含量高于0.5％，塑性显著降低。Ni：镍能提高钢的强度，而又保持良好的韧性和塑性，提高钢板的耐候性，Ni:Cu大于2:3可降低Cu的热脆性。Ti：加入微量的钛，是为了钛、氮形成氮化钛，阻止钢坯在加热、轧制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。钛低于0.005％时或超过0.025％时，难以起到细化奥氏体晶粒的作用，过多甚至对钢种韧性有害。Si：硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的强化作用，当含量低于0.1％时，冶炼难度增大；含量超过0.5％时，钢的清洁度下降，韧性降低，可焊性差，回火脆性增加。因此控制Si0.10％～0.50％。Als：铝是脱氧元素，可作为AlN形成元素，有效地细化晶粒，其含量不足0.01％时，效果较小；超过0.05％时，脱氧作用趋于饱和，增加钢中夹杂物,对母材及焊接热影响区韧性有害。因此控制Als0.010％～0.050％。Cr：铬是本专利技术钢中的重要添加元素，以提高钢的抗拉强度，降低屈强比，但是过高的Cr易产生碳化物析出，影响钢种韧性。从经济性、焊接性能和强度、韧性等方面考虑，在本专利技术中将Cr含量控制在Cr0.40％～1.00％。Mo：钼有助于轧制时奥氏体晶粒的细化和微细贝氏体的生成，但是其成本高，且可焊性及韧性降低。由于其是贵重元素，作为本专利技术控制加入的合金元素，根据钢板厚度及强度目标，本专利技术控制Mo0.08％～0.25％。钢中的杂质元素的上限控制在P≤0.025％、S≤0.015％、[N]≤0.0080％为宜，含量越低，钢种性能越好。一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢的制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—精炼—连铸—轧制，轧制过程采用TMCP工艺，轧前加热温度为1140℃～1200℃，采用三阶段控轧，第一阶段终轧温度1000℃～1100℃，变形量20～30％，可细化奥氏体晶粒。第二阶段终轧温度950℃～980℃，变形量30％～40％，经过待温轧制后，奥氏体晶粒经过回复和再结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C0.05％～0.10％、Si0.10％～0.50％、Mn1.20％～2.00％、Nb0.02％～0.045％、Ti0.005％～0.025％、Cr0.40％～1.00％、Ni 0.05％～0.20％,Cu 0.10％～0.5％，Mo0.08％～0.25％、Als0.010％～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C0.05％～0.10％、Si0.10％～0.50％、Mn1.20％～2.00％、Nb0.02％～0.045％、Ti0.005％～0.025％、Cr0.40％～1.00％、Ni0.05％～0.20％,Cu0.10％～0.5％，Mo0.08％～0.25％、Als0.010％～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢，其特征在于，所述钢板屈强比在0...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨颖，侯华兴，张涛，张哲，林田子，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21