薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢及生产方法技术

本发明专利技术涉及一种薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢及生产方法，薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.056％～0.068％、Si 0.05％～0.15％、Mn 0.25％～0.35％、P≤0.020％、S≤0.020％、Als 0.005％～0.020％、Ti 0.010％～0.020％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术可以实现中薄板坯(135～170mm)连铸连轧生产厚规格(20～24mm)高强韧性270MPa线高韧性管桩用钢热轧卷板。线高韧性管桩用钢热轧卷板。

【技术实现步骤摘要】
薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢及生产方法


[0001]本专利技术属于金属材料低合金热轧板卷
，具体涉及一种薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢及生产方法。

技术介绍

[0002]近年来随着中国经济的发展和城镇化的推进，各种建筑和基础设施不断涌现完善，管桩作为常用建筑材料，得到了广泛应用，为保证建筑用管桩较大的承重能力和服役安全性，各大工程对管桩用钢的厚度和强韧性有了更高的要求。
[0003]目前各大钢厂热轧时所使用的连铸坯厚度普遍在200mm以上，而本专利技术所使用的连铸坯厚度为135～170mm，由于压缩比小，对厚规格管桩用钢的强韧性贡献小，因此生产厚规格270MPa级热轧板卷具有一定难度，公开资料表明，目前管桩用钢的韧性指标不高，其强韧性指标难以完全满足工程需求。
[0004]专利文件《一种高强度厚规格管桩用钢及其制造方法》，申请号CN200910251585.3，该钢种成分中C 0.12％～0.16％、Si 0.20％～0.50％、Mn 1.3％～1.5％、S≤0.010％、P≤0.015％、Nb 0.020％～0.030％、Al 0.015％～0.040％。该专利技术铸坯230mm，压缩比大，且采用Nb微合金化，合金成本高，此外C和Si含量高，对产品冲击韧性有害，产品屈服强度达到400MPa，但
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40℃冲击功仅150J。
[0005]申请号CN201310489482.7的专利文件，公开了一种耐腐蚀桥梁管桩用钢及其生产方法，成分为(重量百分比)：C 0.07％～0.13％，Si 0.3％～0.65％，Mn0.80％～1.30％，P 0.025％～0.045％，S≤0.002％，V 0.035％～0.050％，Ti 0.008％～0.025％，Re 0.005％0～0.020％，Zr 0.006％～0.012％。该专利技术中S含量控制较低，炼钢成本较高；含有稀土元素Re和Zr，合金成本较高，产品屈服强度达到390MPa，但0℃冲击功仅为47J以上，实际工程使用易失效。
[0006]申请号CN201310407630.6的专利文件，公开了一种40～60mm厚管桩用钢板及其生产方法，该专利含描述的是中厚板，并不涉及板卷的生产方法。
[0007]论文“杭州湾大桥管桩用Q345C_Hq钢水冷焊接试验”(《钢铁研究》2004.4，p29
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31)提到了管桩用钢板，C(1.34％)和Mn(1.25％～1.35％)含量高，偏析严重，韧性不高，其他元素添加和生产工艺未作描述。
[0008]论文“风力发电管桩S355钢多道焊横向裂纹产生原因”(《焊接》2011.10，p49
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51)中提到了一种86mm厚度的管桩用钢，C(0.15％)、Si(0.3％)和Mn(1.56％)含量较高，且添加贵金属Ni，产品厚度、性能和生产工艺未作描述。
[0009]论文“水利工程用管桩钢的组织与耐蚀性”(《腐蚀与防护》2018.7，p501
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502)中提到了3种管桩用钢，采用Cu和Cr单独或复合添加，屈服强度最高可达到339MPa，但0℃冲击功最高仅为90J，实际应用种易发生断裂失效，此外该论文对产品厚度和生产工艺未做描述。
[0010]论文“强度管桩钢的组织与耐蚀性研究”(《热加工工艺》2018.6，p56
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57)中提到了3种不同Cr含量的管桩用钢，Cr含量分别为0.5、1.0和1.5％，Cr含量偏高，产品合金成本较
高。此外，该论文也未对产品厚度、韧性指标和生产工艺进行描述。
[0011]上述公开资料中涉及的管桩用钢，包含中厚板和热轧板卷两种产品，其中热轧板卷产品的合金设计基本上采用高C、高Mn以保证产品强度，配合添加Nb、Ti、Cr、Ni和Cu中的一种或几种；虽然其产品强度级别均在300MPa以上，但冲击韧性都较差，冲击试验大部分在0℃，且冲击功不高；而为了保证钢板的强度和韧性，现有技术的生产工艺中，一般都是通过增大压缩比和添加大量合金元素来提高钢板的强韧性能，因此生产热轧板卷产品的板坯都较厚，厚度一般在200～230mm。经文献调研，目前现有公开资料没有能使用薄板坯生产厚规格270MPa级高韧性管桩用钢的方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是通过采用经济合理的合金设计、匹配适当的生产工艺，提供一种厚规格高强韧性270MPa级高韧性管桩用钢及其生产方法，可以实现薄板坯(135～170mm)连铸连轧生产厚规格(20～24mm)270MPa高强韧性管桩用钢热轧卷板。
[0013]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0014]薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.056％～0.068％、Si 0.05％～0.15％、Mn 0.25％～0.35％、P≤0.020％、S≤0.020％、Als 0.005％～0.020％、Ti 0.010％～0.020％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0015]本专利技术270MPa管桩用钢的成分采用C
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Mn
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Ti系合金设计，通过提高终轧温度，控制卷取温度和冷却速度，发挥TiC的强化作用，同时获得均匀细小的铁素体
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珠光体(F
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P)组织，其中珠光体体积分数为7％～8％，以保证管桩用钢具有优异的强韧性，其主要元素的作用和选择理由如下：
[0016]C：是钢中仅次于铁的最主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等，C是最经济的提高钢材强度的元素，但随着C含量提高，钢的韧性和焊接性逐渐变差，由于本专利技术产品焊接后用于建筑行业的结合件中，因此低的碳含量设计是保证管桩用钢具有优异强韧性韧性和良好焊接性能的基本保障。本专利技术中，若C含量高于0.068％，珠光体含量高，损害成品韧性，若C含量低于0.056％，对强度的贡献几乎可以忽略不计，因此本专利技术将C含量控制为0.056％～0.068％。
[0017]Si：是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂，对于碳钢中的很多材质来说，都含有0.5％以下的Si，Si可以显著提高铁素体
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珠光体组织类型的强度，但高的Si含量会损失材料的塑性和韧性，所以本专利技术的Si控制在较低的含量。因此本专利技术的Si含量控制为0.05％～0.15％。
[0018]Mn：锰具有固溶强化作用，还可降低γ－α相变温度，进而细化铁素体晶粒，此外，本专利技术中添加Mn，还可推迟铁素体向珠光体转变，从而降低珠光体含量，对产品韧性有益，但锰含量过高会使偏析严重，损失材料的韧性。因此本专利技术将锰含量控制为0.25％～0.35％。
[0019]Ti：是极强的氮化物形成元素，TiN在高温是也难以分解，所以稳定细小的TiN粒子一方面可有效阻止铸坯再热过程中奥氏体的长大另一方面可改善焊接热影响区的冲击韧性。此外Ti与S的结合能力强于Mn，因此一定程度上可以减少Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.056％～0.068％、Si 0.05％～0.15％、Mn 0.25％～0.35％、P≤0.020％、S≤0.020％、Als 0.005％～0.020％、Ti 0.010％～0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢，其特征在于，钢中组织为铁素体
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珠光体，其中珠光体体积分数为7％～8％。3.根据权利要求1所述的薄坯生产厚规格270MPa高韧性管桩用钢，其特征在于，钢板屈服强度270～302MPa，抗拉强度≥420MPa，断后延伸率≥27％；

【专利技术属性】
技术研发人员：王杨，孔祥磊，张瑜，黄国建，徐烽，史乃安，董洋，黄明浩，张英慧，刘干，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：