專利名稱：：一種橋梁用結構鋼及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于冶金
技術領域：
，涉及橋梁用結構鋼及其制造方法，特別涉及到屈服強度485MPa級以上橋梁用結構鋼及其制造方法。
背景技術：
：橋梁用鋼是橋梁建設的重要構件，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，對橋梁載重、抗震、耐蝕等的性能要求越來越高，因而，要求橋梁用鋼不僅要有優(yōu)異的強度和韌性、良好的可焊性、低的屈強比以保證大載荷下橋梁的抗斷裂性能，而且要有良好的耐大氣腐蝕性能以提高橋梁的使用壽命和安全性。目前國內(nèi)生產(chǎn)的橋梁鋼屈服強度較低，如被大多廠家采用的《橋梁用結構鋼GB/T714—2000》標準，在這個標準中，鋼板的最大強度和質量級別為Q420qE。雖然有文章稱已能生產(chǎn)屈服強度為500MPa和690MPa等高級別的橋梁用鋼，但大都加入了成本較高含量的Nb、Ti元素，而且還存在諸多問題比如沖擊性能、焊接性能和耐腐蝕性能不足，如以下兩個專利東北大學申請的"一種屈服^t460MPa級低合金高^驢結構鋼板材的制造方法"專利，其專利申請?zhí)枮?3134046.6，禾,該技術生產(chǎn)的460MPa級結構鋼板，添加^IM):0.01°/W3.02%，Ti:0.005%《01%，增加了煉鋼成本，還可能有鑄坯開裂5嫁發(fā)生；C:0.13°/^0.20%，必然陶氐鋼的韌性和沖擊性能；加辦鵬120(M25(TC，肯g源消量耗駄；終軋鵬較低，在78(K82(TC之間，對軋機的能力要求較高，影響生產(chǎn)節(jié)奏和生產(chǎn)效率。日本株式會社神戶制鋼所申請的"具有高屈服強度非調(diào)質鋼板"中國專利，其專利申請?zhí)枮?00610092574.1，利用該技術生產(chǎn)的可作為橋梁結構用的鋼板，其屈服強度能達到450500MPa左右，但由于其含有較高的Nb、Ti、Ni元素，重量百分比分別為0.06、0.03、0.8，不但增加噸鋼成本，還給連鑄生產(chǎn)帶來很大的技術難度，不利于大工業(yè)化連鑄生產(chǎn)，且過剩的Ti會引起沖擊韌性的降低；由以上對比專利可知，目前可用于橋梁用的結構鋼存在如下不足1、碳含量較高，降低鋼的韌性；2、含有Nb、Ti合金元素，生產(chǎn)成本較高；3、生產(chǎn)工藝能耗大，生產(chǎn)節(jié)奏較低；低溫沖擊韌性較低，使得橋梁在寒冷地區(qū)的使用安全性降低。
發(fā)明內(nèi)容基于上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明公開一種成分設計合理、工藝簡單、少量合金元素、高耐腐蝕性能、較低的焊接預熱要求的橋梁用結構鋼及其制造方法。本發(fā)明主要特點是以較低的C含量，不添加Nb和Ti等貴重元素，其具體化學成分的含量如下(按重量百分)C0.04%0.08%、Si0.25%0.40%、Mnl.20%1.35%、Cu0.30%0.45%、Ni0.200/o0.35%、Cr0.30%0.55%、MoO.04%0.07%、V0.02%0.07%、A10.02%0.045%，其余為Fe以及不可避免的雜質。本發(fā)明本發(fā)明所以選擇以上合金元素種類及其含量是因為C:碳對強度、韌性、焊接性能影響很大。碳太低強度達不到目標要求，碳高于0.11%，使延伸、韌性降低。本發(fā)明確定最適合的含量0.04%0.08%;Si:硅是煉鋼脫氧的必要元素。也具有一定固溶強化的作用。為了得到充分的脫氧效果和提高鋼的清潔度，本發(fā)明硅的含量范圍為0.20%%0.40o/o;Mn:錳是提高強度和韌性的主要元素，成本十分低廉，是本發(fā)明的主要添加元素，含量限定在1.20%1.35%;Al:鋁是脫氧元素，可以作為A1N形成元素，有效地細化晶粒，為了達到很好的脫氧效果本發(fā)明的Al含量的范圍為Al0.02%0,045%;CU:銅不僅對焊接熱影響區(qū)硬化性及韌性沒有影響，又可使母材的強度提高，并且使低溫韌性大大提高，特別還能提高橋梁鋼的耐腐蝕性能。但銅含量過高容易在加熱或熱軋時產(chǎn)生裂紋或使表面質量惡化，必須加入適量的Ni以阻止裂紋的產(chǎn)生，在本發(fā)明中，Cu的含量控制在0.30%0.45%;Ni:鎳對焊接熱影響區(qū)硬化性及韌性沒有影響，可使母材的強度提高，并且使低溫韌性大大提高，但其昂貴的價格會導致鋼的成本大幅度地提高，而添加鎳元素的目的主要是阻止含銅量高的鋼坯在加熱或熱軋時產(chǎn)生裂紋的傾向，故本發(fā)明中，Ni的含量控制在0.20%0.35%;Cr能擴大鐵素體區(qū)，提高淬火硬化、耐蝕性的優(yōu)點，故本發(fā)明中加入了Cr，其含量為0.30%0.55%;Mo有提高硬度和耐磨性的作用，同時具有不降低鋼的低溫沖擊功的優(yōu)點，本發(fā)明中的Mo含量為0.04%0.07%;鋼中雜質元素P^).020%，S￡0.005%，確以減少雜質元素的有害作用；本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程為轉爐冶煉—LF/VD精煉—連鑄—板坯加熱—軋制—層流冷卻—堆垛緩冷—探傷4檢査、檢驗—入庫。其特征如下煉鋼工藝采取轉爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖秃洗禑挘M行深脫碳，采用RH或VD真空爐處理以及LF處理，降低有害氣體O、H、N等以及S的有害作用；進行微合金化，出鋼前加入釩鐵，其加入量為11.5公斤/噸鋼，其中含釩50%，然后采用電磁攪拌技術進行連鑄。軋制工藝采用兩階段控軋控冷工藝，軋前的加熱溫度控制在1150120(TC以防止奧氏體晶粒粗大化，保溫90120分鐘，軋后起到細化晶粒的作用。采用兩階段控制軋制和控制冷卻，第一階段在1000110(TC的奧氏體再結晶溫度范圍內(nèi)軋制，累計變形量50%60%;第二階段在87092(TC奧氏體未再結晶溫度范圍內(nèi)軋制；累計變形量40%50%，終軋溫度在85(TC左右，待溫到760780。C開冷，終冷溫度在35(TC550。C之間，冷卻速度的范圍在515。C/s，最啟得到板條狀貝氏體和鐵素體組織。按上述方案生產(chǎn)的橋梁用鋼具有以下有益效果本發(fā)明的屈服強度為485595MPa;采用TMCP(ThermalMechanicalControlProcess)工藝生產(chǎn)，可以省去正火工序，減少能源消耗和污染物排放；本發(fā)明一20。C沖擊大于200J，一4(TC沖擊大于.150J，可以滿足國內(nèi)外任何地方的橋梁建設；本發(fā)明成分的設計經(jīng)濟合理，且防腐指數(shù)/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具有良好耐腐蝕性能，可以滿足建造跨海大橋和酸雨氣候條件下橋梁的建造；其碳當量小于0.45%(Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)，因jt匕具有燥前不需要予頁熱、焊后不需要回火的良好焊接性。具體實施例方式下面介紹本發(fā)明的具體實施方式，本發(fā)明成分的主要特點是含量C較低，并且不添加Nb和Ti等貴重元素，其具體化學成分的含量如下(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%，其余為Fe以及不可避免的雜質。本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程為轉爐冶煉—LF/VD精煉—連鑄4板坯加熱—軋制—層流冷卻—堆垛緩冷—探傷—檢查、檢驗—入庫。本發(fā)明的工藝特點是煉鋼工藝采取轉爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖秃洗禑挘M行深脫碳，采用RH或VD真空爐處理以及LF處理，降低有害氣體O、H、N等以及S的有害作用；進行微合金化，出鋼前加入釩鐵，其加入量為l1.5公斤/噸鋼，含釩50%，然后采用電磁攪拌技術進行連鑄。軋制工藝采用兩階段控軋控冷工藝，軋前的加熱溫度控制在11501200。C以防止奧氏體晶粒粗大化，保溫90120分鐘，軋后起到細化晶粒的作用。采用兩階段控制軋制和控制冷卻，第一階段在1000110(TC的奧氏體再結晶溫度范圍內(nèi)軋制，累計變形量50%60%;第二階段在870920'C奧氏體未再結晶溫度范圍內(nèi)軋制；累計變形量40%50%，終軋溫度在850'C左右，待溫到760780'C開冷，終冷溫度在35(TC550'C之間，冷卻速度的范圍在515"C/s，最后得到板條狀貝氏體和鐵素體組織。表1~3為本發(fā)明的幾個具體實施例表i熔煉成分，wt%<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3實物檢驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1、一種橋梁用結構鋼，其特征在于，化學成分的含量如下，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％，其余為Fe以及不可避免的雜質。2、用于權利要求1所述的一種橋梁用結構鋼的制造方法，其生產(chǎn)工藝流程為冶煉—LF/VD精煉—連鑄—板坯加熱—軋制—冷卻—堆垛緩冷—探傷—檢査、檢驗—入庫，其特征在于冶煉及精煉采取轉爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖秃洗禑?，進行深脫碳，采用RH或VD真空爐處理以及LF處理，出鋼前加入V;連鑄采用電磁攪拌技術進行連鑄;板坯加熱加熱溫度控制在U50120(TC，以防止奧氏體晶粒粗大化，保溫90120分鐘；軋制采用兩階段控制軋制，終軋溫度在85(TC左右；冷卻采用控冷工藝，待溫到76078(TC開冷，終冷溫度350550°C，冷卻速度在515'C/s,最后得到板條狀貝氏體和鐵素體組織。3、根據(jù)權利要求2所述的一種橋梁用結構鋼的制造方法，其特征在于，其控軋的兩階段為，第一階段在10001100'C的奧氏體再結晶溫度范圍內(nèi)軋制，累計變形量50%60%;第二階段在87092(TC奧氏體未再結晶溫度范圍內(nèi)軋制，累計變形量40%50%。4、根據(jù)權利要求2所述的一種橋梁用結構鋼的制造方法，其特征在于，出鋼前加入釩鐵，加入量為11.5公斤/噸鋼，其中含釩50%。全文摘要本發(fā)明公開一種橋梁用結構鋼及其制造方法，化學成分的含量如下(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％，其余為Fe以及不可避免的雜質。工藝流特點是采用轉爐冶煉，RH或VD真空爐以及LF處理，兩階段控軋控冷工藝，加熱溫度1150～1200℃，終軋溫度在850℃左右，終冷溫度在350～550℃之間，冷卻速度5～15℃/s，本發(fā)明的鋼種合金設計經(jīng)濟合理，工藝簡單，其屈服強度可達到485～595MPa；具有良好耐腐蝕性能及良好的焊接性。文檔編號C21C5/28GK101684538SQ20081001348公開日2010年3月31日申請日期2008年9月27日優(yōu)先權日2008年9月27日發(fā)明者曹忠孝,靜李,李文斌,華王,鵬韓,馬玉璞申請人:鞍鋼股份有限公司