一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板及其制造方法，其中，所述低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.07~0.11%，Mn：1.2~1.6%，Si：0.10~0.20%，P：≤0.013%，S：≤0.005%，Nb：0.035~0.060%，Ti：0.007~0.020%，Als：≥0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；本发明专利技术提供的钢板常温下的屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥530MPa，屈强比≤0.80，‑40℃温度下冲击功≥240J，具有高强度、高韧性、低屈强比及优良的焊接性能，有利于提高桥梁用钢大跨度、大载荷的安全性，且合金含量低，工艺路线简易，操作简单，轧制周期短，生产成本低，符合绿色经济的钢种开发的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板及其制造方法
本专利技术涉及低屈强比高性能钢板制造
，特别涉及一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板及其制造方法。
技术介绍
随着我国建桥技术的发展，我国桥梁向大跨度、大载荷发展，近几年在极端环境下桥梁的建造，进一步提升了我国桥梁建设实力，且建桥时间之快也令世人瞩目。这种建设速度的加快得益于桥梁钢结构的模块化生产，模块化生产中焊接速率是重要方面，因此，需要添加尽量少的合金降低焊接裂纹敏感指数，其首当其冲的是降低C含量来增加可焊性。而此时，为增加可焊性，会导致钢板抗拉强度的下降，屈强比的上升，这就不利于桥梁结构的长期动载荷下的抗疲劳性和抵抗地震的能力，这又不利于大跨度、大载荷桥梁的安全。在本专利技术之前，国内有关低屈强比桥梁用钢板的报道较多，且申请了专利技术专利。中国专利申请号为201610075654.X的专利文献，公开了“一种低屈强比宽桥梁用钢板及其生产方法”：其化学成分为C：0.10~0.17%，Si:0.15~0.40%，Mn：1.2~1.7%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Nb：0.015~0.035%，Ti:0.005~0.025%，Al：0.02~0.05%及其它元素。生产工艺中通过正火获得桥梁钢板。其不足之处在于：合金加入较多，C含量为0.10~0.17%，因此其碳当量达到0.43%，焊接性能差；且其轧制后钢板性能稳定性差，特别是低温冲击韧性差，必须通过正火再次组织均匀化来提高性能，增加了生产成本。中国专利申请号为201610591133.X的专利文献，公开了一种“正火轧制的低屈强比桥梁结构及其生产方法”，其化学成分为C：0.08~0.17%，Si:≤0.55%，Mn：0.9~1.7%，P：≤0.015%，S：≤0.003%，V：0.015~0.055%，Ti:0.015~0.055%，Ca：0.005~0.015%，Als：≥0.015%及其它元素。其轧制过程采用正火轧制工艺。其虽然将正火工艺提前至轧制过程，但其存在的不足之处为：加入了较多的V，且C含量的范围控制得出的碳当量仍可达0.43%，焊接性能差。且其加入的V含量较多对钢板的低温冲击韧性有较大不利影响。中国专利申请号为201210290416.2的专利文献，公开了“一种微合金化桥梁钢板及其正火轧制工艺”，其化学成分为C：0.15~0.20%，Si：0.30~0.45%，Mn：1.4~1.8%，，P：≤0.015%，S：≤0.008%，Nb：0.020~0.060%，V：0.020~0.060%，Ti：0.008~0.030%，Ni：0.15~0.35%，Al：≥0.020%级其它元素。其轧制工艺采用正火轧制工艺，控制粗轧开轧温度为1190~1230℃，精轧开轧温度885~955℃，终轧温度835~875℃，从而获得厚度40mm及以下屈服强度≥450MPa钢板。其不足之处在于：C含量较高，碳当量达到0.45%，焊接性能差。中国专利申请号为201410588954.9的专利文献，公开了一种“非正火型桥梁用中厚钢板及其制造方法”，虽然采用了低碳C0.06~0.10%、微合金化成分设计，碳当量较低，但其采用的TMCP工艺轧制，在冷却过程采用较大冷速将钢板冷却至480~550℃范围内，其理论上会产生贝氏体组织，恶化冲击性能，且钢板会发生严重变形，板形难以控制，需进行高温回火矫平，不具备稳定生产的条件。且其得到的钢板屈强比为0.81~0.82%，也在一定程度上限制其在工程领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板及其制造方法，该钢板常温下的屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥530MPa，屈强比≤0.80，-40℃温度下冲击功≥240J，具有高强度、高韧性、低屈强比及优良的焊接性能，有利于提高桥梁大跨度、大载荷用钢的安全性。为实现上述目的，本专利技术提出一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板，其组分及重量百分比含量包括：C：0.07~0.11%，Mn：1.2~1.6%，Si：0.10~0.20%，P：≤0.013%，S：≤0.005%，Nb：0.035~0.060%，Ti：0.007~0.020%，Als：≥0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。优选地，所述钢板常温下的屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥530MPa，屈强比≤0.80，-40℃温度下冲击功≥240J。优选地，所述钢板的厚度范围为10~60mm。此外，为实现上述目的，本专利技术提出一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板的制造方法，包括如下步骤：选用厚度为200~300mm的连铸板坯；对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1190～1250℃下，均热时间30～45分钟；采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，控制开轧温度≤1100℃，终轧温度控制≥1050℃，轧制道次间隔5~10s，轧制停止厚度为成品厚度的2~4倍；精轧的开轧温度控制为880~1050℃，精轧的终轧温度控制为840~890℃；钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为700~800℃，水冷的终冷温度为580~680℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温。优选地，所述钢板厚度范围为10~20mm时，所述精轧的开轧温度为950~1050℃，所述精轧的终轧温度为840~870℃；轧制完成后通过控制辊道速度5~6m/s快速送钢，采用一段式空气冷却加一段式水冷进行冷却，所述空气冷却的终冷温度为700~730℃，后进入四段层流水冷区，关闭第一、二、三段水冷区，随辊道经10s后进入第四段水冷区，在第四段水冷区以5℃/秒的冷速速度冷却至终冷温度为620~650℃。优选地，所述钢板厚度范围为20~30mm时，所述精轧的开轧温度为900~920℃，所述精轧的终轧温度为860~890℃；轧制完成后通过控制辊道速度在4~5m/s的方式快速送钢，采用一段式空气冷却加两段式水冷进行冷却，所述空气冷却的终冷温度为770~800℃，后进入四段层流水冷区，在第一段层流水冷区以5℃/秒的冷却速度冷却至终冷温度为740~760℃，关闭第二、三段层流水冷区，后随辊道经12s后进入第四段层流水冷区，在第四段层流水冷区以冷却速度10℃/秒冷却至630~670℃。优选地，所述钢板厚度范围为30~45mm时，所述精轧的开轧温度为880~910℃，所述精轧的终轧温度为850~880℃；轧制完成后通过控制辊道速度在4~5m/s的方式快速送钢，采用一段式空气冷却加两段式水冷进行冷却，所述空气冷却的终冷温度为780~800℃，后进入四段层流水冷区，在第一段层流水冷区以6~7℃/秒的冷却速度冷却至720~740℃，关闭第二、三段层流水冷区，后随辊道经15s后进入第四段层流水冷区，在第四段层流水冷区以13～18℃/秒的冷却速度冷却至620~650℃。优选地，所述钢板厚度范围为45~60mm时，所述精轧的开轧温度为880~910℃，所述精轧的终轧温度为850~880℃；轧制完成后通过控制辊道速度在4~5m/s的方式快速送钢，所述空气冷却的终冷温度为780~800℃，后进入四段层流水冷区，在第一段层流水冷区以6~7℃/秒的冷却速度冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板，其特征在于：所述钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.07~0.11%，Mn：1.2~1.6%，Si：0.10~0.20%，P：≤0.013%，S：≤0.005%，Nb：0.035~0.060%，Ti：0.007~0.020%，Als：≥0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板，其特征在于：所述钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.07~0.11%，Mn：1.2~1.6%，Si：0.10~0.20%，P：≤0.013%，S：≤0.005%，Nb：0.035~0.060%，Ti：0.007~0.020%，Als：≥0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板，其特征在于：所述钢板常温下的屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥530MPa，屈强比≤0.80，-40℃温度下冲击功≥240J。3.根据权利要求1所述的一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板，其特征在于：所述钢板的厚度范围为10~60mm。4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：选用厚度为200~300mm的连铸板坯；对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1190～1250℃下，均热时间30～45分钟；采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，控制开轧温度≤1100℃，终轧温度控制≥1050℃，轧制道次间隔5~10s，轧制停止厚度为成品厚度的2~4倍；精轧的开轧温度控制为880~1050℃，精轧的终轧温度控制为840~890℃；钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为700~800℃，水冷的终冷温度为580~680℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温。5.根据权利要求4所述的一种低碳低合金的低屈强比高性能桥梁用钢板的制造方法，其特征在于：所述钢板厚度范围为10~20mm时，所述精轧的开轧温度为950~1050℃，所述精轧的终轧温度为840~870℃；轧制完成后通过控制辊道速度5~6m/s快速送钢，采用一段式空气冷却加一段式水冷进行冷却，所述空气冷却的终冷温度为700~730℃，后进入四段层流水冷区，关闭第一、二、三段水冷区，随辊道经10s后进入第四段水冷区，在第四段水冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：余宏伟，王孝东，杨波，邹德辉，卜勇，鲍海燕，严明，余爱华，易勋，梁宝珠，张欢，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42