TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法技术

本申请公开了一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法，该钢板化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.08％、Si：0.12～0.18％、Mn：1.4～1.6％、Nb：0.045～0.058％、Ti：0.01～0.02％、Cu：0.30～0.35％、Cr：0.22～0.30％、Ni：0.45～0.55％、Al：0.02～0.04％、Mo：0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。本发明专利技术的优点在于产品性能优异，屈服强度大于500MPa、‑60℃裂纹尖端张开位移指数不低于0.3mm，1000万次下疲劳强度不低于170MPa，腐蚀失重速率≤3.0g/(m

TMCP Weatherproof Bridge Steel Plate with High Strength, Toughness and Fatigue Property and Its Preparation Method

This application discloses a TMCP type weatherproof bridge steel plate with high strength, toughness and fatigue properties and its preparation method. The chemical composition of the steel plate is as follows: C:0.05-0.08%, Si:0.12-0.18%, Mn:1.4-1.6%, Nb:0.045-0.058%, Ti:0.01-0.02%, Cu:0.30-0.35%, Cr:0.22-0.30%, Ni:0.45-0.55%, Al:0.02-0.04%, Mo:0.05-0.12. P < 0.009%, S < 0.005%, the rest are Fe and other unavoidable impurities. The invention has the advantages of excellent product performance, yield strength greater than 500 MPa, crack tip opening displacement index at 60 C not less than 0.3 m m, fatigue strength not less than 170 MPa at 10 million times and corrosion weight loss rate less than 3.0 g/(m).

【技术实现步骤摘要】
TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法
本申请属于冶金
，特别涉及一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法。
技术介绍
我国桥梁建造技术的高速发展推动了桥梁用钢的快速更新换代和发展。目前一些新建的斜拉桥主跨跨度已达到千米级，普通强度桥梁钢已无法满足桥梁杠件的受力要求，Q370qD/E级高性能桥梁钢已成为主流使用钢级，而更高性能的Q500qE级也已被应用到正在建设中的沪通大桥、平潭大桥等国家重点工程项目。高性能桥梁钢需要具备高强度(屈服370MPa及以上)、高韧性(冲击功不低于120J)、低屈强比(一般不高于0.85)、高疲劳性能和良好的焊接性。而具有更好的耐腐蚀性能的桥梁钢可以减少防腐涂层的使用，降低桥梁建设成本，减少后期维护的工作量，同时也可以更好的满足现代桥梁结构的长寿命、环保、美观等要求，将成为桥梁钢的优先选择钢种。目前，高性能耐候桥梁钢在国外已经得到广泛应用。公开号为CN107326304A提出一种TMCP型屈服强度500MPa级桥梁结构钢及其生产方法，其强度级别达到了500MPa级，但其冲击吸收能量仅限为-40℃下的测量值，且轧后钢板需要进行回火热处理，增加了生产成本，且其产品性能并未涉及疲劳强度和耐腐蚀性能。公开号为CN106222560A提出一种止裂型特厚高性能耐侯桥梁钢Q500qENH钢板及其生产办法，其所制得钢板达到了Q500qE级，但其实施例中50mm厚钢种屈强比较高(YR＝0.86)且其产品性能并未涉及疲劳强度和耐腐蚀性能。公开号为CN106811704A提出一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢及其制造方法，其强度级别达到了500MPa级，且钢板屈强比在0.85以下，但其冲击吸收能量仅限为-40℃下的测量值，且其产品性能并未涉及疲劳强度和耐腐蚀性能。综上所示，与现有的专利文献相比，本专利提出的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及其制备方法具有独创性和新颖性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法，该钢板目标屈服强度不低于500MPa，抗拉强度不低于660MPa，屈强比≤0.85，保证-60℃V型缺口冲击吸收能量不低于220J，-60℃裂纹尖端张开位移指数(CTOD)不低于0.3mm，拉应力循环1000万次下疲劳强度不低于170MPa，腐蚀失重速率≤3.0g/(m2·h)，具有优良的焊接性能，最大厚度60mm。制造工艺简单，填补国内空白。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请实施例公开了一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板，其化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.08％、Si：0.12～0.18％、Mn：1.4～1.6％、Nb：0.045～0.058％、Ti：0.01～0.02％、Cu：0.30～0.35％、Cr：0.22～0.30％、Ni：0.45～0.55％、Al：0.02～0.04％、Mo：0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。优选的，在上述TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板中，该钢板的碳当量指数Ceq≤0.47，冷裂纹敏感性指数Pcm≤0.19％，ASTMG101-01耐腐蚀指数I≥6.2。优选的，在上述TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板中，钢板屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥660MPa，屈强比≤0.85，-60℃下的V型缺口冲击吸收能量≥220J，-60℃裂纹尖端张开位移指数≥0.3mm，拉应力循环1000万次下疲劳强度≥170MPa，腐蚀失重速率≤3.0g/(m2·h)，成品厚度≤60mm。相应的，还公开了一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法，依次包括连铸坯的冶炼、钢板的控制轧制和控制冷却过程，所述连铸坯的冶炼依次包括铁水预脱硫处理、转炉炼钢、LF钢包精炼、RH真空脱气、厚板坯连铸制备，所述钢板的控制轧制和控制冷却过程包括连铸板坯再加热、保温、粗轧、中间坯控制冷却、精轧、成品钢板控制冷却。优选的，在上述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法中，所述连铸板坯再加热过程中，加热温度为1180～1250℃，所述保温时间为120-240min。优选的，在上述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法中，所述粗轧阶段的开轧温度为980～1100℃。优选的，在上述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法中，所述中间坯控制冷却为待温坯待温时经水冷，冷却速率5～30℃/min，中间坯上下表面终冷温度≥810℃。优选的，在上述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法中，所述精轧阶段开轧温度为810～850℃，终轧温度为800～840℃。优选的，在上述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法中，所述成品钢板控制冷却阶段，冷却速率8～20℃/s，终冷温度320～400℃，然后冷床空冷至室温。其中，碳当量指数：Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；冷裂纹敏感性指数：Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+V/10+Ni/60+5B；耐腐蚀指数：I＝26.01Cu+3.88Ni+1.2Cr+1.49Si+17.28P–7.29CuNi–9.1NiP–33.39Cu2C：碳是较强的固溶强化元素，是影响高强钢力学性能的主要元素之一，当碳含量低于0.05％时强度低，但含量过高会恶化钢板的塑性、低温韧性和焊接性，本专利技术碳上限值为0.08％。Si：硅在炼钢过程中可作为脱氧剂和还原剂，具有一定的固溶强化作用。但含量过高对钢板的低温韧性和焊接性不利，本专利技术硅含量控制在0.12～0.18％。Mn：锰元素对提高钢的强度、改善低温韧性、降低钢的韧脆转变温度有重要作用，且成本低廉。但过高的锰易造成铸坯的偏析，使轧后钢板产生不易消除的带状组织，降低钢板的横向性能和抗层状撕裂性能，本专利技术锰含量控制在1.4～1.6％Nb：铌是细晶强化的关键元素之一，其通过两种途径来细化晶粒，一是铌对奥氏体再结晶有明显的延迟作用，提高再结晶温度，防止再结晶奥氏体晶粒长大；二是随着轧制温度的降低，铌的碳、氮化物可以在奥氏体向铁素体转变前弥散析出，成为铁素体的形核质点，使铁素体在较小的过冷度下形成，不易长大，从而细化铁素体晶粒。作为非再结晶温度区间扩大的铌元素，通过细化晶粒来提高大角度晶界面积和分数，进而改善钢板的止裂韧性，本专利技术铌含量控制在0.045～0.058％。Ti：微量钛与钢中的C、N结合，形成细小稳定的C、N化物颗粒，在板坯加热过程中可有效阻止奥氏体晶粒的粗化，钛的氮化物在焊接时可以抑制焊接热影响区的晶粒粗化，从而改善基体金属和焊接热影响区的低温韧性，本专利技术钛含量控制在0.01～0.02％。Ni：镍能有效改善钢的低温韧性和耐腐蚀性能，但随着镍含量的增多，生成成本会显著增加，本专利技术镍含量控制在0.45～0.55％。Cu：铜是奥氏体稳定化元素，适量的铜可以提高钢板的强度和耐腐蚀性能，但加入过多易造成钢的热脆，破坏钢板表面质量，本专利技术铜含量控制在0.30～0.35％。Cr：铬能显著提高钢的强度，但同时降低钢的塑性和韧性。铬还可提高钢的抗氧化和耐腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.08％、Si：0.12～0.18％、Mn：1.4～1.6％、Nb：0.045～0.058％、Ti：0.01～0.02％、Cu：0.30～0.35％、Cr：0.22～0.30％、Ni：0.45～0.55％、Al：0.02～0.04％、Mo：0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C：0.05～0.08％、Si：0.12～0.18％、Mn：1.4～1.6％、Nb：0.045～0.058％、Ti：0.01～0.02％、Cu：0.30～0.35％、Cr：0.22～0.30％、Ni：0.45～0.55％、Al：0.02～0.04％、Mo：0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板，其特征在于，该钢板的碳当量指数Ceq≤0.47，冷裂纹敏感性指数Pcm≤0.19％，ASTMG101-01耐腐蚀指数I≥6.2。3.根据权利要求1所述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板，其特征在于，钢板屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥660MPa，屈强比≤0.85，-60℃下的V型缺口冲击吸收能量≥220J，-60℃裂纹尖端张开位移指数≥0.3mm，拉应力循环1000万次下疲劳强度≥170MPa，腐蚀失重速率≤3.0g/(m2·h)，成品厚度≤60mm。4.如权利要求1所述的TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板的制备方法，其特征在于，依次包括连铸坯的冶...

【专利技术属性】
技术研发人员：程丙贵，刘东升，曲锦波，
申请(专利权)人：张家港宏昌钢板有限公司，江苏省沙钢钢铁研究院有限公司，江苏沙钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32