專利名稱：：一種橋梁結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法，特別是高性能Q420qE鋼及其生產(chǎn)方法。技術(shù)背景隨著交通與城市建設(shè)的發(fā)展，跨大江、大河、大海的鐵路橋、公路橋、城市高架橋越來越多，跨度越來越大，對建造橋梁的材料提出了高強(qiáng)、輕質(zhì)和多功能的性能要求，原來一般強(qiáng)度級(jí)的橋梁結(jié)構(gòu)用鋼難以滿足現(xiàn)代橋梁建設(shè)的需要。日本生產(chǎn)的高性能橋梁鋼SM570N，采用的是淬火加回火工藝，不但生產(chǎn)流程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，而且鋼板的可焊性較差。后來，日本利用TMCP技術(shù)提高直接淬火的析出硬化效果，減少了碳當(dāng)量和裂紋敏感系數(shù)，提高了SM570N的可焊性。但采用TMCP工藝生產(chǎn)的鋼板，內(nèi)應(yīng)力較大，在加工和使用過程中構(gòu)件易變形，因此影響了產(chǎn)品的使用性能，降低了構(gòu)件的使用壽命。中國以前生產(chǎn)的高性能橋梁鋼主要是Q370qE和Q420qD，基本上都采用TMCP或TMCP加正火工藝生產(chǎn)，強(qiáng)度級(jí)別偏低，承載重量受到較大程度的限制，耐低溫性能也不夠好。同時(shí)，按GB/T714-2000生產(chǎn)的Q420qD存在板厚效應(yīng)——隨著鋼板厚度的增加，鋼板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均有一定程度下降；另外，采用TMCP技術(shù)生產(chǎn)的Q420qD亦存在較大的內(nèi)應(yīng)力，在加工和使用過程中構(gòu)件易變形，特別是厚鋼板，嚴(yán)重影響了橋梁的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是要提供一種滿足高性能要求，克服現(xiàn)有技術(shù)不足的新的橋梁鋼及其生活方法，使生產(chǎn)工藝科學(xué)、易操作、經(jīng)濟(jì)可靠。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)橋梁鋼鐵的組分重量百分比為碳0.02%~0.06%，硅0.15%~0.25%，錳1.40%~1.60%，磷《0.020%，硫《0.010%，鈮0.025%~0.045%，鈦0.008%~0.020%，鋁0.020%~0.050%，鎳0.15%~0.30%，鉻0.25%~0.35%，鉬0.15%~0.30%，銅0.250/o0.35%，氮《0.005%，鐵余量。生產(chǎn)方法為采用鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、連鑄、板坯加熱、粗軋、精軋、ACC控制冷卻、回火、精整、成品入庫的生產(chǎn)工藝流程。其中各步驟的技術(shù)方案在下面結(jié)合附圖進(jìn)行說明。圖l為本發(fā)明方法的工藝流程圖。圖中1-鐵水預(yù)處理、2-轉(zhuǎn)爐冶煉、3-LF精煉、4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、5-連鑄、6-板坯加熱、7-粗軋、8-精軋、9-ACC控制冷卻、10-回火、11-精整、12-成品入庫。下面對照附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明1-鐵水預(yù)處理將鐵水中的S脫至0.010^以下。2-轉(zhuǎn)爐冶煉頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐根據(jù)精煉工藝選擇脫碳工藝。選擇RH脫碳、脫氣工藝，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳控制在0.06%~0.10%;或者選擇VD脫氣工藝，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳控制在0.03%以下。3-LF精煉控制溫度15001650°C;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉時(shí)間^35min，全程吹氬攪拌，精煉渣堿度(CaO/Si02)<5.0;對化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào)，使其達(dá)到鋼的內(nèi)控要求；采用RH脫碳處理時(shí)，除碳含量外，其他化學(xué)成分微調(diào)至內(nèi)控要求。4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣VD真空脫氣在VD真空爐里0.5tor的真空下，保持真空時(shí)間15min以上；或者RH脫碳脫氣，將碳脫至0.04%以下。5-連鑄工藝控制在1520155(TC進(jìn)行連鑄。.6-板坯加熱加熱爐加熱溫度在12001250'C之間。7-粗軋采用m階段控制軋制，粗軋終軋溫度大于1020°C，8-精軋精軋開軋溫度92(TC。末三道開軋溫度根據(jù)成品厚度可以有所區(qū)另廿20mm、24~28mm、32~36mm、40~44mm、48~60mm、64~68mm的開軋溫度分別按900。C、880°C、870°C、860°C、850。C和840。C進(jìn)行控制。9-ACC控制冷卻開冷溫度790~830°C。其他參數(shù)按表l要求執(zhí)行表1工藝參數(shù)控制表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>lO-回火厚度《28mm的鋼板采用TMCP狀態(tài)交貨；厚度〉28mm的鋼板采用TMCP+回火狀態(tài)交貨。回火工藝執(zhí)行溫度49051(TC，在爐時(shí)間(min)=板厚mmXlmin/mm+10min。一方面保證鋼板屈強(qiáng)比《0.88，滿足大載荷下抗斷裂能力；另一方面通過高溫回火，消除厚板的內(nèi)應(yīng)力，確保在加工過程中構(gòu)件不變形以保證橋梁的使用壽命。l卜精整在鋼中加入適量的銅(Cu)元素后，經(jīng)過高溫回火，鋼板強(qiáng)度不但不降低，反而會(huì)上升1030MPa，較好地保證鋼板的強(qiáng)度級(jí)別，提高鋼板綜合性能。12-入庫按一般方法入庫處理。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的高性能橋梁結(jié)構(gòu)用鋼Q420qE，具有屈服強(qiáng)度^460MPa，抗拉強(qiáng)度^570MPa，屈強(qiáng)比《0.88，-40°。低溫沖擊韌性Akv》240J的良好性能，可廣泛應(yīng)用于高參數(shù)、大跨度、重載荷鐵路橋梁的重要構(gòu)件。本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于在不改變現(xiàn)有的生產(chǎn)條件的前提下，通過優(yōu)選化學(xué)組分和生產(chǎn)工藝等手段，使鋼板鋼質(zhì)純凈，力學(xué)性能、工藝性能和使用性能優(yōu)良，完全達(dá)到高性能橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的技術(shù)要求。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法比較，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本，提高了鋼板的可焊性。與較先進(jìn)的TMCP工藝生產(chǎn)方法比較，解決了在加工和使用過程中構(gòu)件易變形的問題，提高了重要構(gòu)件的使用壽命。與國內(nèi)相同強(qiáng)度級(jí)別的Q420qD生產(chǎn)工藝比較，在鋼中加入適量的銅(Cu)元素后，經(jīng)過高溫回火，鋼板強(qiáng)度不但不降低，反而會(huì)上升1030MPa，較好地保證了鋼板的強(qiáng)度級(jí)別，提高了鋼板綜合性能，節(jié)約了資源;通過高溫回火，消除了鋼板內(nèi)應(yīng)力，在加工和使用過程中構(gòu)件不會(huì)變形，保證了橋梁的使用壽命，大幅度提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性，滿足了高性能橋梁向高參數(shù)、大跨度、重載荷發(fā)展的技術(shù)要求。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步介紹本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施案例1:采用表2中化學(xué)成分的坯料進(jìn)行軋制。表2實(shí)施例1的化學(xué)組分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>加熱爐加熱溫度在11751207。C之間；粗軋開軋溫度》1020'C，單道次壓下率要求>12%，中間坯厚度170mm;精軋I階段開軋溫度《94(TC，累積壓下率>45%;精軋II階段開軋溫度《88(TC，終軋溫度《85(TC，最后三道次的累計(jì)壓下量>34.5%;ACC冷卻速度1(TC/S，終冷溫度500560°C;回火溫度580-600°C，在爐時(shí)間(min)二板厚Xlmin/mm+50min。采用上述工藝生產(chǎn)的高性能橋梁結(jié)構(gòu)鋼板Q420qE，具有較細(xì)小的貝氏體和少量鐵素體組織，晶粒度在10級(jí)以上，晶粒度差異在2.0級(jí)以內(nèi)，不僅屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度滿足相應(yīng)要求，其他各項(xiàng)力學(xué)性能均勻。力學(xué)性能達(dá)到如下指標(biāo)屈服強(qiáng)度430490MPa，抗拉強(qiáng)度550600MPa，伸長率23.0~28.0%，屈強(qiáng)比0.750.82，-40°。低溫沖擊韌性Akv在247~293J之間。實(shí)施案例2:采用表3中化學(xué)成分的坯料進(jìn)行軋制。表3實(shí)施例2化學(xué)組分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>加熱爐加熱溫度在1180124(TC之間；粗軋開軋溫度》1000'C，終軋溫度〉95(TC，單道次壓下量要求》15%，中間坯厚度140mm;精軋開軋溫度880~920°C，累積壓下率》50%;精軋II階段開軋溫度《880。C，最后三道次的累計(jì)壓下量》45%，終軋溫度814833'C，ACC冷卻速度10~15°C/S，終冷溫度280420'C;回火溫度550。C，在爐時(shí)間(min)二板厚Xlmin/mm+50min。采用上述工藝生產(chǎn)的高性能橋梁結(jié)構(gòu)鋼板Q420qE，具有細(xì)小均勻的貝氏體組織，晶粒度控制在11~12級(jí)，組織晶粒度差異控制在1級(jí)以內(nèi)，力學(xué)性能較均勻，但有部分鋼板屈強(qiáng)比超過0.88。力學(xué)性能達(dá)到如下指標(biāo)屈服強(qiáng)度465650MPa，抗拉強(qiáng)度570715MPa，伸長率19.5%~34.5%，屈強(qiáng)比0.750.94，-4(TC低溫沖擊韌性Akv在206364J之間。實(shí)施案列3:采用表4中化學(xué)成分的坯料進(jìn)行軋制。表4實(shí)施例3化學(xué)組分cSiMnPSCuAl0.030.060.160.291.401.580.0070.0190.0030.0160.210.380.0150.049AlsNiCrTiMoNb0.0340.210.310.0130.190,042加熱爐加熱溫度在1200124(TC之間；粗軋開軋溫度》100(TC，終軋溫度〉95(TC,單道次壓下量要求>15%,中間坯厚度140mm;精軋開軋溫度880~920°C，累積壓下率>50%;精軋II階段開軋溫度《880。C，最后三道次的累計(jì)壓下量>45%，終軋溫度79082(TC，ACC冷卻速度1015°C/S，終冷溫度36545(TC;回火溫度50(TC，在爐時(shí)間(min)二板厚Xlmin/mm+10min。采用上述工藝生產(chǎn)的高性能橋梁結(jié)構(gòu)鋼板Q420qE，具有細(xì)小均勻的貝氏體組織，晶粒度控制在11~12級(jí)，組織晶粒度差異控制在1級(jí)以內(nèi)，力學(xué)性能均勻。力學(xué)性能達(dá)到如下指標(biāo)屈服強(qiáng)度480585MPa，抗拉強(qiáng)度590685MPa，伸長率20.5%34.5%，屈強(qiáng)比0.75~0.85，-40。C低溫沖擊韌性Akv在218371J之間。在上述工藝基礎(chǔ)上，按照成品鋼板的厚度和寬度適當(dāng)調(diào)整ACC冷卻，較好地保證了鋼板的板形。權(quán)利要求1.一種橋梁結(jié)構(gòu)鋼板，其特征在于鋼的組分重量百分比為碳0.02％～0.06％，硅0.15％～0.25％，錳1.40％～1.60％，磷≤0.020％，硫≤0.010％，鈮0.025％～0.045％，鈦0.008％～0.020％，鋁0.020％～0.050％，鎳0.15％～0.30％，鉻0.25％～0.35％，鉬0.15％～0.30％，銅0.25％～0.35％，氮≤0.005％，鐵余量。2.—種橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，包括ll-精整、12-成品入庫等后期一般工藝，其特征在于ll-精整以前的工藝流程為1-鐵水預(yù)處理、2-轉(zhuǎn)爐冶煉、3-LF精煉、4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、5-連鑄、6-板坯加熱、7-粗軋、8-精軋、9-ACC控制冷卻、10-回火。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述1-鐵水預(yù)處理是將鐵水中的S脫至0.010%以下，2-轉(zhuǎn)爐冶煉系采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于3-LF精煉控制溫度1500~1650°C;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉時(shí)間^35min，全程吹氬攪拌，精煉渣堿度(CaO/Si02)<5.0。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的4-VD真空脫氣或RH脫碳脫氣工藝:VD真空脫氣在VD真空爐里0.5tor的真空下，保持真空時(shí)間15min以上；或者RH脫碳脫氣，將碳脫至0.04%以下。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的5-連鑄工藝控制在15201550。C，6-板坯加熱溫度在1200125(TC之間。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于采用m階段控制軋制7-粗軋終軋溫度大于102(TC，8-精軋開軋溫度920°C。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的9-ACC控制冷卻開冷溫度為790830°C。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的橋梁結(jié)構(gòu)鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于10-回火控制工藝厚度《28mm的鋼板采用TMCP狀態(tài)交貨，厚度〉28mm的鋼板采用TMCP+回火狀態(tài)交貨；回火溫度490510'C，在爐時(shí)間(min)=板厚mmXlmin/mm+10min。全文摘要本發(fā)明涉及一種高性能橋梁結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法。鋼的化學(xué)組分重量百分比為碳0.02％～0.06％，硅0.15～0.25％，錳1.40％～1.60％，磷≤0.02％，硫≤0.010％，鈮0.025％～0.045％，鈦0.008～0.020％，鋁0.020％～0.050％，鎳0.15～0.30％，鉻0.25～0.35％，鉬0.15～0.30％，銅0.25～0.35％，氮≤0.005％，鐵余量。本發(fā)明方法的生產(chǎn)工藝流程為1.鐵水預(yù)處理、2.轉(zhuǎn)爐冶煉、3.LF精煉、4.VD真空脫氣或RH脫碳脫氣、5.連鑄、6.板坯加熱、7.粗軋、8.精軋、9.ACC控制冷卻、10.回火、11.精整、12.成品入庫。文檔編號(hào)C22C38/48GK101333628SQ20081003191公開日2008年12月31日申請日期2008年7月29日優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日發(fā)明者丹劉,夏政海,曹志強(qiáng),登羅,譚小斌,龍安輝申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司