本發(fā)明涉及橋梁鋼板生產(chǎn)，尤其涉及一種低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、在跨江、跨海大橋項(xiàng)目建設(shè)中，安全是橋梁設(shè)計(jì)中需要考慮的首要問題，其中屈強(qiáng)比則是衡量安全性的關(guān)鍵指標(biāo)。橋梁在服役過程中因超強(qiáng)度服役發(fā)生失效時(shí)，要求材料從屈服到完全斷裂具有較大空間，以便提供高的安全保障，所以，橋梁用鋼對(duì)屈強(qiáng)比(屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值)有著嚴(yán)格的要求。

2、近年來，行業(yè)內(nèi)持續(xù)對(duì)橋梁鋼成分、工藝、生產(chǎn)流程等進(jìn)行細(xì)致的分析和改進(jìn)，q370qe級(jí)別橋梁鋼通過生成控制針狀鐵素體組織，保證在保證強(qiáng)度、低溫沖擊韌性和屈強(qiáng)比同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、大批量生產(chǎn)。如滬通大橋、平潭大橋、馬鞍山大橋等大型項(xiàng)目均采用的370mpa級(jí)橋梁鋼。當(dāng)強(qiáng)度繼續(xù)升高到q420qe時(shí)，由于軟相強(qiáng)度增加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬相強(qiáng)度的增加速度，傳統(tǒng)的橋梁鋼往往難以在保持高強(qiáng)度的同時(shí)有效控制低的屈強(qiáng)比，導(dǎo)致了產(chǎn)品合格率和成材率降低，限制了q420qe的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

3、目前橋梁鋼主要通過固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化方式提升強(qiáng)度，固溶元素c、mn可有效提升強(qiáng)度，但降低了鋼材的焊接性能和沖擊性能；提高貴重合金ni的含量，可以在不損失或少損失韌性的情況下提高強(qiáng)度，但會(huì)導(dǎo)致成本的大幅上升；通過增加nb、v含量增強(qiáng)析出強(qiáng)化，或者通過提高合金成分提升固溶強(qiáng)化，獲得強(qiáng)度的提升，單導(dǎo)致低溫韌性會(huì)損失；通過細(xì)化晶粒、析出強(qiáng)化復(fù)合作用，可有效提升鋼板的強(qiáng)度，但往往導(dǎo)致鋼板屈強(qiáng)比的急劇增加，并因屈強(qiáng)比超過0.85而報(bào)廢。此外，隨著橋梁鋼板厚度的減小，對(duì)鋼板的各項(xiàng)性能的要求趨于嚴(yán)格，其生產(chǎn)難度顯著增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中橋梁鋼在生產(chǎn)過程中存在的問題，本發(fā)明提供一種低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼及其生產(chǎn)方法，根據(jù)厚度進(jìn)行多邊形鐵素體和針狀鐵素體含量控制，有效控制屈強(qiáng)比和抗拉強(qiáng)度，獲得的高強(qiáng)度橋梁鋼屈強(qiáng)比小于0.85；成分設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、軋制工藝方便控制，性能穩(wěn)定且具有良好的焊接性能。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，所述橋梁鋼的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)包括：0.04~0.06%的c、0.1~0.20%的si、1.50~1.60%的mn、0.20~0.30%的cr、0.05~0.08%的nb、0.03~0.05%的al、0.01~0.03%的ti，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3、優(yōu)選地，所述不可避免的雜質(zhì)包括h≤0.00015%、p≤0.010%、s≤0.002%、o≤0.0025%、n≤0.004%。

4、優(yōu)選地，所述橋梁鋼的鑄坯初始厚度為220~320mm；所得橋梁鋼板的最終厚度為10~28mm、中心偏析≦c0.5、中心疏松≦0.5級(jí)。

5、優(yōu)選地，所得橋梁鋼板的碳當(dāng)量ceq計(jì)算公式為：

6、ceq(%)=(%c)+(%mn)/6+(%mo+%cr+%vv)/5+(%ni+%cu)/15；

7、其中，括號(hào)內(nèi)元素符號(hào)為相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%元素符號(hào)表示相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)乘以100。

8、優(yōu)選地，所述橋梁鋼板的抗拉強(qiáng)度540~660mpa、屈服強(qiáng)度≥420mpa、屈強(qiáng)比≤0.85、碳當(dāng)量≤0.45%，且具有良好的焊接性能。

9、優(yōu)選地，所述橋梁鋼板的探傷滿足nb/t47013中1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在-40℃條件下橋梁鋼板厚度中心沖擊值≥120j、中心無裂紋缺陷且具有良好的低溫韌性。

10、本發(fā)明還公開了一種低屈強(qiáng)比橋梁鋼的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括以下步驟：

11、步驟1：按照如上的化學(xué)成分設(shè)計(jì)方案進(jìn)行冶煉，板坯經(jīng)二切、裝爐，裝爐溫度300~600℃；

12、步驟2：經(jīng)加熱爐熱回收段預(yù)熱、預(yù)熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段5段均勻加熱；熱回收段預(yù)熱溫度為850~900℃，加熱時(shí)間為80min；預(yù)熱段預(yù)熱溫度為1000~1050℃，加熱時(shí)間為60min；一加熱段加熱溫度為1100~1150℃，加熱時(shí)間為60min；二加熱段加熱溫度為1150~1200℃，加熱時(shí)間為50min；均熱段均熱溫度為1150~1200℃，加熱時(shí)間為50min；

13、步驟3：加熱爐出爐后進(jìn)行一次除磷，保證鑄坯表面的氧化鐵皮去除干凈；

14、步驟4：將軋制分再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制，冷至鑄坯表面溫度為1030~1080℃后進(jìn)行第一階段軋制，軋后返紅溫度≥1010℃；中間坯快冷，快冷速度為3~5℃/s，冷卻至770~820℃后進(jìn)行第二階段軋制，第二階段軋鋼開軋溫度≤900℃，鑄坯終軋溫度為ar3±10℃；

15、步驟5：鑄坯終軋后進(jìn)行弛豫，弛豫時(shí)間為10~30s，冷卻至溫度為200~400℃，冷卻速度為20~40℃/min，即可獲得橋梁鋼板材。

16、優(yōu)選地，步驟4中ar3的計(jì)算公式為：

17、ar3=910-310*(%c)-80*(%mn)-20*(%cu)-15*(%cr)-55*(%ni)-80*(%mo)；

18、其中，括號(hào)內(nèi)元素符號(hào)為相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%元素符號(hào)表示相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)乘以100。

19、優(yōu)選地，步驟5中獲得多變性鐵素體+針狀鐵素體組織的橋梁鋼板材，其中多邊形鐵素體組織占比為50~70%，針狀鐵素體組織占比為30~50%。

20、優(yōu)選地，步驟4中第一階段軋制保證在完全再結(jié)晶區(qū)軋制，至少2道次壓下率≧18%，保證心部滲透；中間坯厚度≧2.5t；其中，t為鋼板最后厚度/mm；

21、第二階段軋制的開軋溫度保證處于未再結(jié)晶區(qū)，終軋保證在ar3±30℃。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

23、1、本發(fā)明的成分設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)工藝方便控制，獲得的橋梁鋼板性能穩(wěn)定且具有良好的焊接性能；

24、2、該生產(chǎn)你工藝根據(jù)不同的橋梁鋼板厚度需求進(jìn)行多邊形鐵素體和針狀鐵素體含量控制，通過對(duì)軋制工藝的細(xì)分，采用低終軋、弛豫時(shí)間控制、低終冷溫度，獲得最終所需的多邊形鐵素體+針狀鐵素體組織結(jié)構(gòu)，有效控制鋼板的屈強(qiáng)比和抗拉強(qiáng)度，獲得的高強(qiáng)度橋梁鋼屈強(qiáng)比小于0.85。

技術(shù)特征：

1.一種低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，其特征在于，所述橋梁鋼的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)包括：0.04~0.06%的c、0.1~0.20%的si、1.50~1.60%的mn、0.20~0.30%的cr、0.05~0.08%的nb、0.03~0.05%的al、0.01~0.03%的ti，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，其特征在于，所述不可避免的雜質(zhì)包括h≤0.00015%、p≤0.010%、s≤0.002%、o≤0.0025%、n≤0.004%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，其特征在于，所述橋梁鋼的鑄坯初始厚度為220~320mm；所得橋梁鋼板的最終厚度為10~28mm、中心偏析≦c0.5、中心疏松≦0.5級(jí)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，其特征在于，所得橋梁鋼板的碳當(dāng)量ceq計(jì)算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，其特征在于，所述橋梁鋼板的抗拉強(qiáng)度540~660mpa、屈服強(qiáng)度≥420mpa、屈強(qiáng)比≤0.85、碳當(dāng)量≤0.45%，且具有良好的焊接性能。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼，其特征在于，所述橋梁鋼板的探傷滿足nb/t47013中1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在-40℃條件下橋梁鋼板厚度中心沖擊值≥120j、中心無裂紋缺陷且具有良好的低溫韌性。

7.一種如權(quán)利要求1~6任一所述的低屈強(qiáng)比橋梁鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低屈強(qiáng)比橋梁鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟4中ar3的計(jì)算公式為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低屈強(qiáng)比橋梁鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟5中獲得多變性鐵素體+針狀鐵素體組織的橋梁鋼板材，其中多邊形鐵素體組織占比為50~70%，針狀鐵素體組織占比為30~50%。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低屈強(qiáng)比橋梁鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟4中第一階段軋制保證在完全再結(jié)晶區(qū)軋制，至少2道次壓下率≧18%，保證心部滲透；中間坯厚度≧2.5t；其中，t為鋼板最后厚度/mm；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低溫沖擊韌性的低屈強(qiáng)比橋梁鋼及其生產(chǎn)方法，屬于橋梁鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，橋梁鋼的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)包括：0.04~0.06%的C、0.1~0.20%的Si、1.50~1.60%的Mn、0.20~0.30%的Cr、0.05~0.08%的Nb、0.03~0.05%的Al、0.01~0.03%的Ti，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明橋梁鋼采用低偏析成分設(shè)計(jì)，結(jié)合強(qiáng)度、鋼板焊接性的需求，采用Cr、Mn及微合金強(qiáng)化，并通過KR脫硫、LF精煉、連鑄末端輕壓下等手段，獲得良好的低倍組織，減輕中心疏松、裂紋等缺陷，為獲得良好的鋼板性能提供保障，具有良好的低溫韌性焊接性能和應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：葉俊文,朱延山
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇沙鋼鋼鐵有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6