一種低屈強(qiáng)比超寬橋梁用鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低屈強(qiáng)比超寬橋梁用鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁用鋼板與其他材料相比，有很高的安全性要求，隨著近幾年高鐵建設(shè)的突飛猛進(jìn)，鐵路鋼橋建設(shè)取得了飛速發(fā)展，不斷向高速、大跨度、高承載量發(fā)展，大型橋梁的結(jié)構(gòu)也逐漸向全焊結(jié)構(gòu)和高參數(shù)方向發(fā)展，為確保構(gòu)件兼具安全性與經(jīng)濟(jì)性，鋼板的屈強(qiáng)比應(yīng)控制在0.83以下。高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比橋梁鋼通常采用低碳，Nb和Ti微合金化以及Ni，Cu合金化的成分設(shè)計(jì)，獲得細(xì)小珠光體組織.而合金元素的添加將使成本大大提高，因此怎樣用少量的合金滿足性能要求具有重大意義。但是合金元素的降低將顯著影響再結(jié)晶行為，必須對其進(jìn)行深入研究.高強(qiáng)度橋梁鋼不僅具有較高的強(qiáng)度，還具有極佳的低溫韌性、焊接性能、塑性、冷成形性能，進(jìn)而大大降低橋梁建造成本，提高橋梁的使用安全性及壽命.目前，高強(qiáng)度橋梁鋼的生產(chǎn)通常采用TMCP工藝，而控制乳制作為TMCP工藝的重要組成部分，顯著影響奧氏體的組織狀態(tài)，也就是奧氏體晶粒尺寸、分布及結(jié)構(gòu)等，進(jìn)而顯著影響橋梁鋼的力學(xué)性能.且奧氏體的組織狀態(tài)主要受熱變形過程中的動態(tài)再結(jié)晶及道次間隔時(shí)間內(nèi)的亞動態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶影響，尤其是熱變形過程中的動態(tài)再結(jié)晶行為顯著影響奧氏體的組織狀態(tài)，因此嚴(yán)格控制高強(qiáng)度橋梁鋼的控乳控冷，可以最大程度地發(fā)揮再結(jié)晶區(qū)乳制的細(xì)化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供低屈強(qiáng)比超寬橋梁用鋼板;本發(fā)明還提供了一種低屈強(qiáng)比超寬橋梁用鋼板的生產(chǎn)方法，滿足不同現(xiàn)場施工工藝條件的要求。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種低屈強(qiáng)比超寬橋梁用鋼板，所述鋼板由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成:C: 0.10?0.17%，S1: 0.15?0.40%,Mn:1.2?I.70%，P < 0.020%，S < 0.010%，Nb:0.015?0.035%,Cu<0.30%,Ni<0.30%,Ti:0.005?0.025%，B<0.0003%，N<0.008%，Mo<0.05%，H<0.002%，Al:0.02?0.05%，V<0.005%，Ceq
<0.43%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]本發(fā)明所述鋼板的寬度23760mm。
[0006]本發(fā)明所述鋼板縱、橫向屈強(qiáng)比均<0.83。
[0007]本發(fā)明還提供一種基于上述低屈強(qiáng)比超寬橋梁用鋼板的生產(chǎn)方法，其包括冶煉、連鑄、加熱、乳制和熱處理工序，所述冶煉工序所得鋼水化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為:C:0.10?0.17%，S1:0.15?0.40%，Μη:1.2?I.70%，Ρ < 0.020%，S < 0.010%，Nb:0.015?0.035%，Cu < 0.30%，Ni < 0.30%，T1:0.005?0.025%，B < 0.0003%，N < 0.008%,Mo <0.05%，H
<0.002%，Al: 0.02?0.05%，V < 0.005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]本發(fā)明所述冶煉工序:鋼水先經(jīng)電爐冶煉，保證無渣出鋼，隨鋼水加入脫氧劑預(yù)脫氧;隨后送入LF精煉爐精煉，強(qiáng)化脫氧力度，保證白渣保持時(shí)間20?40min，有效精煉總時(shí)間40?60min;最后再VD爐真空處理，真空處理66Pa以下保持時(shí)間15?30min，得到鋼還。
[0009]本發(fā)明所述連鑄工序:澆注溫度為1535?1545°C，下線后鋼坯堆垛緩冷時(shí)間I 24小時(shí)。
[0010]本發(fā)明所述加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1260°C，均熱溫度最高1240 °C;輥道速度> 10min/cm，其中均熱時(shí)間不低于40min。
[0011]本發(fā)明所述乳制工序:采用兩階段乳制工藝；I階段乳制溫度為930?1150°C，此階段單道次壓下量為10?25%，累計(jì)壓下率為30?70%; Π階段乳制溫度為780?860°C，累計(jì)壓下率為30?70%。
[0012]本發(fā)明所述乳制工序中，I階段乳制的開乳溫度為1100?1150°C，終乳溫度為930?960°C ; Π階段乳制的開乳溫度為840?860°C，終乳溫度780?820°C，乳后水冷至680?720。。。
[0013]本發(fā)明所述熱處理工序采用正火工藝，溫度905?915°C，保溫時(shí)間1.8min/mm，出爐后空冷。
[0014]本發(fā)明在乳制過程工序中，除磷階段要快速通過，避免鋼板溫降過多;減少晾鋼時(shí)間，以控制再結(jié)晶后奧氏體晶粒長大，可用噴水加速冷卻以快速達(dá)到Π階段開乳溫度;終乳溫度準(zhǔn)確控制，鋼板溫度較高時(shí)可用機(jī)架水進(jìn)行冷卻;乳后應(yīng)盡快入水冷卻。
[0015]本發(fā)明鋼板采用的化學(xué)成分設(shè)計(jì)原理為:以適量的碳、錳固溶強(qiáng)化;加入少量的Nb細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強(qiáng)化作用；加入少量的Ni提高鋼板低溫韌性與一定的淬透性，并通過后續(xù)合理的正火工藝，使鋼板獲得高密度位錯(cuò)，進(jìn)行位錯(cuò)強(qiáng)化，使鋼板具有良好的力學(xué)性能。其中，各組分及含量在本發(fā)明中的作用是:
C對鋼的屈服、抗拉強(qiáng)度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響，碳通過間隙固溶可顯著提高鋼板強(qiáng)度;但碳含量過高時(shí)會影響鋼的焊接性能及韌性。
[0016]Si在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時(shí)Si能起到固溶強(qiáng)化作用；但含量超過0.5%時(shí)，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。
[0017]Mn能增加鋼的韌性、強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能，且價(jià)格低廉，可降低鋼板的生產(chǎn)成本;但錳含量過高時(shí)加熱存在晶粒粗大的風(fēng)險(xiǎn)，降低焊接性能。
[0018]P和S在一般情況下都是鋼中的有害元素，會增加鋼的脆性，P使鋼的焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞;S降低鋼的延展性和韌性，在乳制時(shí)會造成裂紋；因此應(yīng)盡量減少P和S在鋼中的含量。
[0019]Ni對鋼板的強(qiáng)度和塑性均略有提高，但低溫沖擊韌性提高幅度較大;這是由于Ni在鋼中只形成固溶體，而且固溶強(qiáng)化作用不明顯，而主要是通過在塑性變形時(shí)增加晶格滑移面來提高材料塑性;Ni還可提高合金鋼的淬透性，并能改善鋼在低溫下的韌性，使韌脆轉(zhuǎn)變溫度下降；由于Ni的價(jià)格較高，故其含量不宜過高，以0.5%以下為宜。
[0020]Nb的加入是為了促進(jìn)鋼乳制態(tài)顯微組織的晶粒細(xì)化，同時(shí)可提高強(qiáng)度和韌性;鈮可在控乳過程中通過抑制奧氏體再結(jié)晶有效地細(xì)化顯微組織，并析出強(qiáng)化基體;Nb可降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時(shí)奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細(xì)小的熱影響區(qū)組織，改善焊接性能。
[0021]Al是鋼中常用的脫氧劑;鋼中加入少量的Al，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性;Al還具有抗氧化性和抗腐蝕性能;招含量過尚則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0022]本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計(jì)，以適量的碳、錳固溶強(qiáng)化;加入少量的Nb細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強(qiáng)化作用；加入少量的Ni提高鋼板低溫韌性與一定的淬透性;使本發(fā)明在低合金的前提下具有高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比，并具有優(yōu)良的沖擊韌性和焊接性能。
[0023]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、所得鋼板碳含量、碳當(dāng)量及裂紋敏感系數(shù)較低，焊接性能優(yōu)良；具有良好的拉力性能，縱、橫向延伸率達(dá)21%以上，縱、橫向屈強(qiáng)比都< 0.83; 2、所得鋼板低溫沖擊功高，板厚I/4處-40 0C橫向沖擊功150J以上;3、本方法通過調(diào)整優(yōu)化鋼板中合金元素的配比，并通過在熱處理爐正火，能在低合金條件下確保鋼板縱、橫向拉力力學(xué)性能良好，使鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特點(diǎn)，力學(xué)性能均勻，低屈強(qiáng)比，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)及安全要求，適合于建造高速公路大橋。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025]實(shí)施例1
本實(shí)施例的低屈強(qiáng)比橋梁用鋼板，乳制規(guī)格:48mm*3760mm*9150(厚度*寬度*長度)，由以下質(zhì)量百分比的組分熔煉而成:C: 0.14%, S1:0.21%,Mn: 1.52%,P: 0.012%, S:0.00 3%, Nb:0.022%,Cu:0.01%,N1:0.01%,T1:0.013%,B:0.0002%,N:0.004%,Mo:0.002%,H:0.00015%,Al: 0.03%，V: 0.003%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，Ceq: 0.40%。
[0026]生產(chǎn)方法步驟如下:
(1)冶煉:將上述質(zhì)量百分比的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，保證無渣出鋼，隨鋼水加入脫氧劑預(yù)脫氧；隨后送入LF精煉爐精煉，強(qiáng)化脫氧力度，白渣保持時(shí)間20min，有效精煉總時(shí)間40min;最后再VD爐真空處理，真空度為66Pa真空保持時(shí)間15min，真空前加入CaSi塊排出鋼水中的非金屬夾雜物、有害元素，保證鋼水的純凈；
(2)澆鑄工藝:將冶煉后的鋼水澆鑄，澆鑄溫度為15360C，下線后鋼坯堆垛緩冷時(shí)間24小時(shí)，得到連鑄坯；
(3)加熱工藝:以步驟(2)得到的連鑄坯進(jìn)行加熱處理，加熱爐的加熱I段溫度為1050°C，加熱Π段溫度為1260°C，均熱段溫度為1240°C，輥道速度為lOmin/cm;
(4)乳制工藝:采用Π型控制乳制工藝，I階段開乳溫度為1100°C，終乳溫度為930°C，單道次壓下量為10?25%，累計(jì)壓下率為57%，晾鋼厚度130mm; Π階段開乳溫度為850 °C，單道次壓下量為10?27%，累計(jì)壓下率為63%，終乳溫度790 °C，乳后澆小水量冷卻，返紅溫度680°C；
(5)熱處理