一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板，熔炼组分：C：0.03～0.09％，Si：0.05％～0.55％，Mn：1.10％～2.00％，P≤0.012％，S≤0.003％，Cr:0.50％～1.00％，Cu:0.30％～0.50％，Ni：0.20％～1.20％，Als：0.015％～0.050，Ti：0.002％～0.030％，V:0.002％～0.08％，Mo：0.01％～0.80％，B：0.0001％～0.0025％，CEV≤0.65％，Pcm≤0.28，耐大气腐蚀性指数I≥6.5，余量为Fe。制造流程包括初炼、LF精炼、RH真空处理，浇注，浇注坯经再加热、控制轧制、加速冷却生产出性能合格钢板，再经回火达到使用性能。微观结构：5～12v％的准多边形铁素体，88～95v％的低碳贝氏体，其中贝氏体呈细化板条状，晶粒尺寸15～30μm。Rp0.2≥620MPa，Rm：730MPa～850MPa，断后伸长率A≥16％，‑40℃纵横向KV2≥120J；Rp0.2/Rm≤0.85。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板及其制造方法
本专利技术涉及建筑、桥梁用钢板的制造方法。
技术介绍
桥梁建设逐步向大跨度、重载荷、美观方向发展，相应制造桥梁的钢结构越来越大型化，制作桥梁钢结构所用的钢材强度要求越来越高。就钢材性能角度思考，随着钢材强度的提高，其韧性储备也要求越来越高，才能保证焊接后具备高韧性，防止脆性断裂。然而材料学领域知晓，强度和韧性具有相互抑制的关系，兼顾二者是必要的。另外，对于大型、超大型桥梁，桥梁的抗震性能也是非常关键的技术指标，钢结构桥梁因此要选择屈强比低的钢材。强度、韧性、低的屈强比、焊接性在钢材开发生产中是相互对立的，成为桥梁建筑用钢的制造难点。此外，耐大气腐蚀性的重要性也日益突出，使用耐大气腐蚀钢材有助于延长桥梁的使用寿命和维护周期，节约20％以上的桥梁维护成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种强度、韧性、焊接性、屈强比低综合性能好的建筑桥梁用钢板及其制造方法。本专利技术具体技术方案为：一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板，由以下质量百分比的组分熔炼而成，C：0.03～0.09％，Si：0.05％～0.55％，Mn：1.10％～2.00％，P≤0.012％，S≤0.003％，Cr:0.50％～1.00％，Cu:0.30％～0.50％，Ni：0.20％～1.20％，Als：0.015％～0.050，Ti：0.002％～0.030％，V:0.002％～0.08％，Mo：0.01％～0.80％，B：0.0001％～0.0025％，CEV≤0.65％，Pcm≤0.28，耐大气腐蚀性指数I≥6.5，余量为Fe和不可避免的杂质。CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B。I＝26.01×Cu+3.88×Ni+1.20×Cr+1.49×Si+17.28×P-7.29×Cu×Ni-9.10×Ni×P-33.9×Cu2；CEV、Pcm、I计算式中的元素符号为对应元素的质量百分含量。钢板性能满足：屈服强度Rp0.2≥620MPa，抗拉强度Rm：730MPa～850MPa，断后伸长率A≥16％，韧性：-40℃纵横向KV2≥120J；屈强比：Rp0.2/Rm≤0.85。钢板的微观结构：5～12v％的准多边形铁素体，88～95v％的低碳贝氏体，其中贝氏体呈细化板条状，晶粒尺寸15～30μm。基于上述组分、性能和微观结构，本专利技术可生产的最大厚度为80mm。钢中各组分及含量在本专利技术中的作用或设置依据如下：碳(C)碳提高钢的淬透性，影响强冷后贝氏体组织形态，提高强度和韧性，但若形成间隙原子状态，则强烈恶化钢的低温韧性。影响强冷后硬相组织贝氏体和软相组织铁素体相对比例，是降低屈强比十分有效的元素。无论碳以何种状态存在，均强烈降低钢材的焊接性能，本专利技术将碳(C)含量控制在0.03～0.10％。硅(Si)有提高钢的耐大气腐蚀性能的作用，是炼钢过程中最经济的还原剂和脱氧剂，主要问题是残留于钢中的硅元素含量较高时，极易以硅酸盐夹杂物形式存在，显著提高钢的韧脆转变温度，恶化钢的韧性，同时恶化钢的塑性，硅含量超过0.50％时，连铸坯加热时表面氧化铁皮增厚且不易去除。因此，将钢中Si的适宜量控制在0.05％～0.50％。锰(Mn)是钢中重要的强韧化元素，可以降低钢的相转变温度，降低钢的下临界点(降低临界转变温度Ar3)，提高淬透性增加奥氏体冷却的过冷度，提高钢的低温韧性，提高钢的强度，同时由于影响钢的微观组织形态，因此合理利用也是降低屈强比的有效元素。相对其它合金成本低廉。但含量过高时会增加偏析趋势，因此本专利技术采用Mn的含量为1.10％～2.00％。磷(P)可以提高钢的耐腐蚀性能。显著扩大钢液固两相区增大偏析趋势，在钢凝固过程中偏析于晶粒之间，形成高磷脆性层，对低温韧性极为有害，属于低温脆性元素，使钢易产生脆性裂纹。本专利技术主要将磷(P)作为有害元素对待，尽量降低其含量。硫(S)是钢中的有害元素，当以MnS的形式存在于钢中时，极易在中心偏析聚集，严重影响钢的韧性和塑性。因此尽量降低其含量。铬(Cr)是提高钢耐大气腐蚀性能最主要的元素之一。提高钢的淬透性，提高钢的抗拉强度(Rm)，降低屈强比，同时略提高钢的塑性。含量过高，易产生碳化物析出，影响回火后钢的韧性和屈强比，同时恶化焊接性能。因此将铬(Cr)控制在0.50～1.20％。铜(Cu)是提高钢耐大气腐蚀性能最主要的元素之一。Cu是扩大奥氏体相区元素，提高钢的淬透性从而影响贝氏体形貌影响钢板韧性。在钢中可起固溶及沉淀强化作用，可以提高钢的强度，但对屈强比不利。含量过高时，钢坯加热或热轧时易产生热脆，恶化钢板表面性能。本专利技术铜(Cu)控制在0.30％～0.80％。镍(Ni)对提高钢板耐大气腐蚀性能有益。一方面Ni始终使铁的韧性保持极高的水平，使其脆性转变温度极低，并且能够细化钢的晶粒，提高钢的低温韧性；另方面通过形成简单的置换固溶体起着强化铁素体的作用，可提高钢的强度同时也提高钢的屈强比。此外，Ni可以有效阻止Cu热脆引起的网裂。本专利技术镍(Ni)控制在0.20％～1.50％。铝(Als)AL是强脱氧元素，用AL终脱氧，降低钢中氧及氧化物夹杂含量，提高钢的综合性能；钢中一定残留铝具有加热过程抑制奥氏体晶粒粗化的作用。一般酸溶铝(ALs)控制在0.015％以上，全铝(ALt)控制在0.020％以上。钛(Ti)是强碳氮化物形成元素，微量Ti可形成细小的钛的碳化物、氮化物颗粒，有效钉扎奥氏体晶界，抑制奥氏体晶粒的粗化，阻止加热过程晶粒长大，为细化钢的组织提供基础条件。另外，钢板中高度弥散分布的Ti的化合物可以阻止焊接过程中晶粒长大，改善焊接热影响区的韧性。钒(V)V的碳氮化物可作为有效核心位置促进晶内铁素体形核达到细化晶粒的作用，在低碳贝氏体钢中可有明显的强化和韧化效果。当在高温下溶入固溶体时增加钢的淬透性，因此V在ACC控冷钢中可提高强韧性。回火时有强烈的沉淀强化作用，提高强度并影响屈强比。综合考虑，V的适宜量控制在0.002％～0.12％。钼(Mo)可使钢相变的C曲线右移，使钢相变珠光体和贝氏体相变区分离，避免珠光体相变促进贝氏体相变，保证钢板强韧性。显著提高钢的淬透性，利于贝氏体形貌控制提高钢的韧性。因其属中强碳化物析出元素，回火控制不当，对钢的韧性和屈强比不利，本专利技术控制钼(Mo)含量0.01～0.80％。氮(N)N与Nb、V、Ti等元素配合，可以发挥Nb、V、Ti细化组织的作用，改善钢材及焊后韧性。但N含量高时可引起钢的形变时效。氢(H)引起钢内白点、微裂纹等微观缺陷，严重影响钢的韧性，甚至造成钢材报废，属于钢中有害元素。硼(B)B能显著提高钢板淬透性，从而显著提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板，其特征在于：由以下质量百分比的组分熔炼而成，C：0.03～0.09％，Si：0.05％～0.55％，Mn：1.10％～2.00％，P≤0.012％，S≤0.003％，Cr:0.50％～1.00％，Cu:0.30％～0.50％，Ni：0.20％～1.20％，Als：0.015％～0.050，Ti：0.002％～0.030％，V:0.002％～0.08％，Mo：0.01％～0.80％，B：0.0001％～0.0025％，CEV≤0.65％，Pcm≤0.28，耐大气腐蚀性指数I≥6.5，余量为Fe和不可避免的杂质；/nCEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；/nPcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B；/nI＝26.01×Cu+3.88×Ni+1.20×Cr+1.49×Si+17.28×P-7.29×Cu×Ni-9.10×Ni×P-33.9×Cu

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐候型建筑桥梁用钢板，其特征在于：由以下质量百分比的组分熔炼而成，C：0.03～0.09％，Si：0.05％～0.55％，Mn：1.10％～2.00％，P≤0.012％，S≤0.003％，Cr:0.50％～1.00％，Cu:0.30％～0.50％，Ni：0.20％～1.20％，Als：0.015％～0.050，Ti：0.002％～0.030％，V:0.002％～0.08％，Mo：0.01％～0.80％，B：0.0001％～0.0025％，CEV≤0.65％，Pcm≤0.28，耐大气腐蚀性指数I≥6.5，余量为Fe和不可避免的杂质；
CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；
Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5×B；
I＝26.01×Cu+3.88×Ni+1.20×Cr+1.49×Si+17.28×P-7.29×Cu×Ni-9.10×Ni×P-33.9×Cu2；CEV、Pcm、I计算式中的元素符号为对应元素的质量百分含量。


2.根据权利要求1所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板，其特征在于：厚度小于等于80mm的所述钢板性能满足：屈服强度Rp0.2≥620MPa，抗拉强度Rm：730MPa～850MPa，断后伸长率A≥16％，韧性：-40℃纵横向KV2≥120J；屈强比：Rp0.2/Rm≤0.85。


3.根据权利要求1所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板，其特征在于：所述钢板的微观结构：5～12v％的准多边形铁素体，88～95v％的低碳贝氏体，其中贝氏体呈细化板条状，晶粒尺寸15～30μm。


4.一种制造权利要求1或2或3所述的高强度耐候型建筑桥梁用钢板的方法，其特征在于：包括如下步骤
(1)炼钢：包括初炼、LF精炼、RH真空脱气和浇注成钢坯，初炼控制吹氧操作，控制吹止[C]≥0.03％，保证[P]≤0.012％，LF精炼时加精炼剂脱氧，保证钢液中[O]≤0.0015％，精调合金成分进入控制目标范围；RH真空处理时在＜130Pa高真空度下处理时间不少于15min，采用Ar气搅拌，RH真空处理使钢中[N]0.002～0.006％，[H]≤0.00015％，保证夹杂物充分上浮进入渣中；
(2)轧制：将钢坯再加热使奥氏体化，钢坯出加热炉后经高压水除鳞，进行钢板轧制，首先是初轧，初轧在950℃～1150℃温度范围内完成，将钢坯轧至成品厚度的2～6倍，初轧有效道次压下率8.0％～25％，通过反复再结晶的过程细化组织；初轧完成后进行精轧，精轧分先轧和再轧两控轧阶段：先轧是将初轧后的钢坯轧至成品厚度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红文，白云，李经涛，苗丕峰，吴小林，刘海英，马菁，李国忠，许晓红，狄梦龙，孟羽，廖书全，芦莎，张丽娜，高亮，徐光琴，赵福来，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32