一種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)鋼及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼控制乳制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí) 焊接結(jié)構(gòu)鋼及制備方法。尤其涉及一種TMCP+T態(tài)，具有屈服強(qiáng)度500MPa以上，集高韌性、 低屈強(qiáng)比及耐候和易焊接性能于一體的高性能焊接結(jié)構(gòu)鋼及生產(chǎn)方法，用于大跨度、重載 鋼結(jié)構(gòu)制造。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國(guó)高速鐵路建設(shè)，中國(guó)鐵路橋梁確立了大跨度、重載、高度的發(fā)展過(guò)程，實(shí) 現(xiàn)了雙片梁六車道、300公里/小時(shí)過(guò)跨的世界紀(jì)錄，橋梁跨度突破500米，目前中國(guó)在鐵路 橋梁設(shè)計(jì)、制造、安裝施工及鐵路橋梁鋼標(biāo)準(zhǔn)上全面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。橋梁跨度、載荷的 增加，導(dǎo)致對(duì)鋼板性能要求日益提高，在強(qiáng)度要求提高的同時(shí)，對(duì)鋼板低溫韌性和焊接性能 提出了更高要求，同時(shí)在安全性上也越來(lái)越嚴(yán)格，又要求鋼板具有較低的屈強(qiáng)比；為了適應(yīng) 城市、沿海等大氣腐蝕環(huán)境，要求鋼結(jié)構(gòu)本身有一定的耐大氣腐蝕性能。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)?010102187851公開(kāi)了沙鋼提出的一種熱乳態(tài)屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)耐候橋 梁鋼及其制造方法。該發(fā)明主要采用控乳控冷工藝制備該耐候橋梁鋼，該鋼的化學(xué)成分含 有較高的Cr (0. 40%~1. 0% )，Cr含量高對(duì)焊接性能帶來(lái)不利影響；不進(jìn)行回火熱處理，鋼 板無(wú)法消除鋼板殘余應(yīng)力，對(duì)改善鋼板止裂性能和切割下料板形控制也不利。
[0004] 本發(fā)明提供一種集安全性、高強(qiáng)韌性、易焊接、耐候性及良好加工性能于一體的高 性能焊接結(jié)構(gòu)鋼及生產(chǎn)方法，滿足大跨度、重載及安全性要求的鋼結(jié)構(gòu)制造需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)鋼及制備方法，解決了 止裂性能和焊接性能差的問(wèn)題。
[0006] -種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)鋼，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C :0.05~ 0· 07%、Si 彡 0· 3%、Mn :1· 5 ~I. 6%、P 彡 0· 012%、S 彡 0· 005%、Cu :0· 3 ~0· 35%、Ni : 0. 40 ~0. 50%、Cr :0. 30 ~0. 4%、Mo :0. 25 ~0. 30%、Nb :0. 03 ~0. 04%、Ti 彡 0. 02%、 Alt彡0. 04%，余量為Fe及雜質(zhì)。
[0007] 要求焊接裂紋敏感性指數(shù) Pcm 彡 0· 21 %，其中 Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/6 0+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。
[0008] 成分上通過(guò)低碳成分體系，滿足低Pcm(彡0. 21% )要求保證易焊接性能；添加適 當(dāng)?shù)腃r、Ni、Cu合金，保證鋼板耐大氣腐蝕性能；通過(guò)Nb的細(xì)晶強(qiáng)化和控乳控冷工藝保證 鋼板的高強(qiáng)韌性和低屈強(qiáng)比特點(diǎn)；通過(guò)回火熱處理消除鋼板殘余應(yīng)力，改善鋼中針狀鐵素 體形貌，從而改善鋼板止裂性能和加工性能。
[0009] -種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)鋼的制備方法，具體步驟及參數(shù)如下：
[0010] 1、鋼坯加熱溫度1150~1170°C，在爐時(shí)間260~390min ;
[0011] 2、采用雙機(jī)架兩階段控乳工藝，粗乳階段終乳溫度不低于950°C ;精乳階段，待溫 厚度為I. 8~2. O倍的成品厚度，開(kāi)乳溫度不大于930°C，終乳溫度820°C~850°C ;
[0012] 3、乳后待溫，鋼板溫度達(dá)到760~730 °C時(shí)放鋼進(jìn)入ACC冷卻，終冷溫度400~ 500°C;鋼板堆冷多24小時(shí)后，450~550°C回火處理，在爐時(shí)間的分鐘數(shù)值=以毫米計(jì)的鋼 板厚度數(shù)值*2。
[0013] 本發(fā)明生產(chǎn)的鋼板屈服強(qiáng)度達(dá)到彡500MPa，抗拉強(qiáng)度630~730MPa，屈強(qiáng)比 < 0. 86, -40°C縱向沖擊功彡200J，Pcm低于0. 21%。焊接性能良好，耐大氣腐蝕性指數(shù) (I)滿足ASTM GlOl不低于6,具有耐大氣腐蝕性能，能夠滿足鋼材對(duì)結(jié)構(gòu)安全性、易焊 接、高強(qiáng)韌性及工程型防斷等性能要求。其中= 26. 01(% Cu)+3. 88(% Ni)+1.20( % Cr)+1. 49(% Si)+17. 28(% P)-7. 29(% Cu) (% Ni)-9. 10(% Ni) (% P)-33. 39(% Cu)2。
[0014] 采用該方法的依據(jù)是：發(fā)揮鈮的細(xì)晶強(qiáng)化作用，通過(guò)控乳控冷使低碳含鈮鋼獲得 較高的強(qiáng)韌性；采用較低的開(kāi)冷溫度，使鋼中得到一定量的先析鐵素體，使鋼板獲得較低的 屈強(qiáng)比；回火處理可以消除鋼板殘余應(yīng)力，降低鋼板切割下料變形幾率，同時(shí)乳制后鋼板形 成的針狀鐵素體中的板條束鈍化，可以大幅提高鋼板工程型防斷性能（即無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度 Tndt不高于 _45°C )。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0016] 1)該鋼具有低Pcm，保證了具有優(yōu)良的焊接性能；鋼板耐大氣腐蝕性指數(shù)不低于 6,具有一定的耐大氣腐蝕性能；相比于傳統(tǒng)控乳控冷或調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的同級(jí)別工程結(jié)構(gòu)鋼的 綜合服役性能更優(yōu)良，可滿足大跨度、重載環(huán)境下橋梁等鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼要求。
[0017] 2)在本發(fā)明設(shè)計(jì)的工藝條件下，易焊接結(jié)構(gòu)鋼板各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)良好，屈服強(qiáng) 度彡500MPa，抗拉強(qiáng)度630~730MPa，-40°C沖擊功彡200J，屈強(qiáng)比彡0· 86, T彡-45°C。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1-實(shí)施例4中參數(shù)見(jiàn)表1-表3。
[0019] 表1各實(shí)施例的還料化學(xué)成分（wt % )
[0021 ] 表2各實(shí)施例的生產(chǎn)工藝
[0022]
[0023] 表3各實(shí)施例鋼板性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C: 0· 05 ~0· 07%、Si彡 0· 3%、Μη:1· 5 ~1. 6%、P彡 0· 012%、S彡 0· 005%、Cu:0· 3 ~ 0. 35%、Ni:0. 40 ~0. 50%、Cr:0. 30 ~0. 4%、Mo:0. 25 ~0. 30%、Nb:0. 03 ~0. 04%、 Ti彡0.02%、Alt彡0.04%，余量為Fe及雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm< 0. 21 %，其 中Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。3. -種權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)鋼的制備方法，其特征在于，具體步驟及參數(shù)如下： 1) 鋼坯加熱溫度1150~1170°C，在爐時(shí)間260~390min; 2) 采用雙機(jī)架兩階段控乳工藝，粗乳階段終乳溫度不低于950°C;精乳階段，待溫厚度 為1. 8~2. 0倍的成品厚度，開(kāi)乳溫度不大于930°C，終乳溫度820°C~850°C; 3) 乳后待溫，鋼板溫度達(dá)到760~730°C時(shí)放鋼進(jìn)入ACC冷卻，終冷溫度400~500°C; 鋼板堆冷多24小時(shí)后，450~550°C回火處理，在爐時(shí)間的分鐘數(shù)值=以毫米計(jì)的鋼板厚度 數(shù)值*2。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，鋼板屈服強(qiáng)度達(dá)到多500MPa，抗拉強(qiáng)度 630~730MPa，屈強(qiáng)比彡0. 86, -40°C縱向沖擊功彡200J，Pcm低于0. 21% ;耐大氣腐蝕性 指數(shù)（I)滿足ASTMG101不低于6。
【專利摘要】一種屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)鋼及制備方法，屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼控制軋制技術(shù)領(lǐng)域。焊接結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C：0.05～0.07％、Si≤0.3％、Mn：1.5～1.6％、P≤0.012％、S≤0.005％、Cu：0.3～0.35％、Ni：0.40～0.50％、Cr：0.30～0.4％、Mo：0.25～0.30％、Nb：0.03～0.04％、Ti≤0.02％、Alt≤0.04％，余量為Fe及雜質(zhì)。步驟主要通過(guò)鋼坯加熱，兩階段控軋工藝，軋后待溫，鋼板堆冷≥24小時(shí)后，450～550℃回火處理。優(yōu)點(diǎn)在于：具有低Pcm，保證了具有優(yōu)良的焊接性能。
【IPC分類】C22C38/18, C22C38/08, C22C38/04, C22C38/14, C22C38/16, C22C38/12, C22C38/02, C21D8/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105385955
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510998710
【發(fā)明人】王彥鋒, 楊永達(dá), 王立峰, 周德光, 狄國(guó)標(biāo), 白學(xué)軍, 韓承良, 馬長(zhǎng)文, 孟冬立, 劉美艷
【申請(qǐng)人】首鋼總公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月26日