一种桥梁用结构钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种桥梁用结构钢及其制造方法，化学成分的含量如下（按重量百分）：Ｃ０．０４％～０．０８％、Ｓｉ０．２５％～０．４０％、Ｍｎ１．２０％～１．３５％、Ｃｕ０．３０％～０．４５％、Ｎｉ０．２０％～０．３５％、Ｃｒ０．３０％～０．５５％、Ｍｏ０．０４％～０．０７％、Ｖ０．０２％～０．０７％、Ａｌ０．０２％～０．０４５％，其余为Ｆｅ以及不可避免的杂质。工艺流特点是：采用转炉冶炼，ＲＨ或ＶＤ真空炉以及ＬＦ处理，两阶段控轧控冷工艺，加热温度１１５０～１２００℃，终轧温度在８５０℃左右，终冷温度在３５０～５５０℃之间，冷却速度５～１５℃／ｓ，本发明专利技术的钢种合金设计经济合理，工艺简单，其屈服强度可达到４８５～５９５ＭＰａ；具有良好耐腐蚀性能及良好的焊接性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，涉及桥梁用结构钢及其制造方法，特别涉及到屈服强度485MPa级以上桥梁用结构钢及其制造方法。
技术介绍
桥梁用钢是桥梁建设的重要构件，随着社会和经济的发展，对桥 梁载重、抗震、耐蚀等的性能要求越来越高，因而，要求桥梁用钢不 仅要有优异的强度和韧性、良好的可焊性、低的屈强比以保证大载荷 下桥梁的抗断裂性能，而且要有良好的耐大气腐蚀性能以提高桥梁的 使用寿命和安全性。目前国内生产的桥梁钢屈服强度较低，如被大多厂家采用的《桥 梁用结构钢GB/T 714—2000》标准，在这个标准中，钢板的最大强 度和质量级别为Q420qE。虽然有文章称已能生产屈服强度为 500MPa和690MPa等高级别的桥梁用钢，但大都加入了成本较高含 量的Nb、 Ti元素，而且还存在诸多问题比如冲击性能、焊接性能和 耐腐蚀性能不足，如以下两个专利东北大学申请的"一种屈服^t460MPa级低合金高^驢结构钢板材的 制造方法"专利，其专利申请号为03134046.6，禾,该技术生产的460MPa 级结构钢板，添加^IM): 0.01°/W3.02%， Ti: 0.005%《01%，增加了炼钢 成本，还可能有铸坯开裂5嫁发生；C: 0.13°/^0.20%，必然陶氐钢的韧性 和冲击性能；加辦鹏120(M25(TC ，肯g源消量耗駄；终轧鹏较低，在 78(K82(TC之间，对轧机的能力要求较高，影响生产节奏和生产效率。日本株式会社神户制钢所申请的"具有高屈服强度非调质钢板"中国专利，其专利申请号为200610092574.1，利用该技术生产的可 作为桥梁结构用的钢板，其屈服强度能达到450 500MPa左右，但 由于其含有较高的Nb、 Ti、 Ni元素，重量百分比分别为0.06、 0.03、 0.8，不但增加吨钢成本，还给连铸生产带来很大的技术难度，不利 于大工业化连铸生产，且过剩的Ti会引起冲击韧性的降低；由以上对比专利可知，目前可用于桥梁用的结构钢存在如下不足1、 碳含量较高，降低钢的韧性；2、 含有Nb、 Ti合金元素，生产成本较高；3、 生产工艺能耗大，生产节奏较低；低温冲击韧性较低，使 得桥梁在寒冷地区的使用安全性降低。
技术实现思路
基于上述现有技术存在的问题，本专利技术公开一种成分设计合理、 工艺简单、少量合金元素、高耐腐蚀性能、较低的焊接预热要求的桥 梁用结构钢及其制造方法。本专利技术主要特点是以较低的C含量，不添加Nb和Ti等贵重元 素，其具体化学成分的含量如下(按重量百分)C0.04% 0.08%、 Si0.25% 0.40%、 Mnl.20% 1.35%、 Cu0.30% 0.45%、 Ni0.200/o 0.35%、 Cr0.30% 0.55%、 MoO.04% 0.07% 、 V0.02% 0.07% 、 A10.02% 0.045%，其余为Fe以及不可避免的杂质。本专利技术本专利技术所以选择以上合金元素种类及其含量是因为C: 碳对强度、韧性、焊接性能影响很大。碳太低强度达不到目标要求， 碳高于0.11%，使延伸、韧性降低。本专利技术确定最适合的含量0.04% 0.08%;Si:硅是炼钢脱氧的必要元素。也具有一定固溶强化的作用。为 了得到充分的脱氧效果和提高钢的清洁度，本专利技术硅的含量范围为0.20%% 0.40o/o;Mn:锰是提高强度和韧性的主要元素，成本十分低廉，是本发 明的主要添加元素，含量限定在1.20% 1.35%;Al:铝是脱氧元素，可以作为A1N形成元素，有效地细化晶粒， 为了达到很好的脱氧效果本专利技术的Al含量的范围为Al 0.02% 0,045%;CU:铜不仅对焊接热影响区硬化性及韧性没有影响，又可使母 材的强度提高，并且使低温韧性大大提高，特别还能提高桥梁钢的耐 腐蚀性能。但铜含量过高容易在加热或热轧时产生裂纹或使表面质量恶化，必须加入适量的Ni以阻止裂纹的产生，在本专利技术中，Cu的含 量控制在0.30% 0.45%;Ni:镍对焊接热影响区硬化性及韧性没有影响，可使母材的强度提高，并且使低温韧性大大提高，但其昂贵的价格会导致钢的成本大 幅度地提高，而添加镍元素的目的主要是阻止含铜量高的钢坯在加热或热轧时产生裂纹的倾向，故本专利技术中，Ni的含量控制在0.20% 0.35%;Cr能扩大铁素体区，提高淬火硬化、耐蚀性的优点，故本专利技术 中加入了 Cr，其含量为0.30% 0.55%;Mo有提高硬度和耐磨性的作用，同时具有不降低钢的低温冲击功的优点，本专利技术中的Mo含量为0.04% 0.07%;钢中杂质元素 P^).020%， S￡0.005%，确以减少杂质元素的有害作用；本专利技术生产工艺流程为转炉冶炼—LF/VD精炼—连铸—板坯加 热—轧制—层流冷却—堆垛缓冷—探伤4检査、检验—入库。其特征如下炼钢工艺采取转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行深脱碳，采用RH或VD真空炉处理以及LF处理，降低有害气体O、 H、 N等以及S的有害作用；进行微合金化，出钢前加入钒铁，其加入量 为1 1. 5公斤/吨钢，其中含钒50%，然后采用电磁搅拌技术进行连 铸。轧制工艺采用两阶段控轧控冷工艺，轧前的加热温度控制在1150 120(TC以防止奥氏体晶粒粗大化，保温90 120分钟，轧后起 到细化晶粒的作用。采用两阶段控制轧制和控制冷却，第一阶段在1000 110(TC的 奥氏体再结晶温度范围内轧制，累计变形量50% 60%;第二阶段在 870 92(TC奥氏体未再结晶温度范围内轧制；累计变形量40% 50%，终轧温度在85(TC左右，待温到760 780。C开冷，终冷温度在 35(TC 550。C之间，冷却速度的范围在5 15。C /s，最启得到板条状 贝氏体和铁素体组织。按上述方案生产的桥梁用钢具有以下有益效果本专利技术的屈服强度为485 595MPa;采用TMCP (Thermal Mechanical Control Process)工艺生产，可以省去正火工序，减少能源消耗和污染物排放；本专利技术一20。C冲击大于200J， 一4(TC冲击大于.150J，可以满足 国内外任何地方的桥梁建设；本专利技术成分的设计经济合理，且防腐指数/高，1=26.01 (%Cn) +3.88 ( %Ni) +1.20 ( %Cr) +1.49 ( %Si) +17.28 ( %P) -7.29 ( %Cu ) ( %Ni) -9.10 (%Ni) (%P)-33.39 (%Cu) 2) 〉6.6具有良好耐腐蚀性能，可以满 足建造跨海大桥和酸雨气候条件下桥梁的建造；其碳当量小于0.45% (Ceq=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu) /15)，因jt匕具有燥前不需要予页 热、焊后不需要回火的良好焊接性。 具体实施例方式下面介绍本专利技术的具体实施方式，本专利技术成分的主要特点是含量C较低，并且不添加Nb和Ti等 贵重元素，其具体化学成分的含量如下(按重量百分)C0.04% 0.08%、 Si0.25% 0.40%、 Mnl.20% 1.35%、 Cu0.30% 0.45%、 Ni0.20% 0.35%、 Cr0.30% 0.55%、 Mo0.04% 0.07%、 V0.02% 0.07%、 A10.02% 0.045本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁用结构钢，其特征在于，化学成分的含量如下，按重量百分：Ｃ０．０４％～０．０８％、Ｓｉ０．２５％～０．４０％、Ｍｎ１．２０％～１．３５％、Ｃｕ０．３０％～０．４５％、Ｎｉ０．２０％～０．３５％、Ｃｒ０．３０％～０．５５％、Ｍｏ　０．０４％～０．０７％、Ｖ　０．０２％～０．０７％、Ａｌ０．０２％～０．０４５％，其余为Ｆｅ以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹忠孝，李文斌，马玉璞，韩鹏，王华，李静，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]