屈服强度485MPa级耐蚀桥梁用结构钢板及其制造方法
【技术领域】
[OOOU 本发明属于冶金工业中桥梁用结构钢技术领域，具体设及一种屈服强度485MPa 级耐蚀桥梁用结构钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着交通建设的飞速发展，我国新建了大量的铁路和公路桥梁，同时桥梁 的跨径、运营荷载、行车速度等均在逐步提高，因而对桥梁钢提出更高的技术要求，它要求 桥梁钢具有优异的力学性能和焊接性能，同时还具有良好的耐蚀性能。
[0003] 目前，国内桥梁钢材的腐蚀防护措施主要是在钢桥表面涂层或涂缓蚀剂，由于 桥梁的跨度较大，结构复杂等因素，涂层工序复杂并且成本较高，同时涂层的寿命一般在 10~15年，而一般铁路桥梁的服役时间多为70年W上，所W桥梁在后续使用过程中需要多 次重新涂层，该大大增加了桥梁的维护费用；同时大量油漆和涂料的使用，也有惇于资源节 约型与环境友好型社会发展的宗旨。因此，使用耐蚀性能好的钢材，不仅可W在桥梁施工过 程中省掉了涂刷油漆的步骤，降低成本，同时也减少了在日后维护桥梁所需要的巨额费用。
[0004] 随着桥梁钢的迅速发展，国内桥梁钢的专利也越来越多，但大多数桥梁钢屈服强 度较低且多耐蚀性较差或不具备耐蚀性，少量专利设及高强度桥梁钢的生产，但其在生产 高强度桥梁钢时，多采用板条贝氏体组织，该给钢板的冷却、轴制W及矫直带来了很大的设 备考验和技术难度。
[0005] 经检索，申请号为200810013482. 9的中国发明专利提供了一种桥梁用结构钢及 其制造方法，该发明化学成分的重量百分含量如下；C;0. 04~0. 08%、Si;0. 25~0. 40%、 Mn;1. 20 ~1. 35%、Cu;0. 30 ~0. 45%、Ni;0. 20 ~0. 35%、Cr;0. 30 ~0. 55%、Mo;0. 04 ~ 0. 07%、V;0. 02~0. 07 %，其余为FeW及不可避免的杂质。工艺流程特点是；采用转炉冶 炼，RH或VD真空炉W及LF处理，两阶段控轴控冷工艺，加热温度为1150~1200°C，终轴温 度为850°C左右，终冷温度为350~550°C之间，冷却速度为5~15°C/s。该钢种虽然具有 耐蚀性，但其耐腐蚀系数I值低于本发明钢种；同时该钢种采用板条贝氏体和铁素体组织 体系，所W-般其终冷温度较低，在大生产时易导致该钢板的板型不好，最终导致用户在使 用时不平度较高而使施工困难。
[0006] 申请号为201110123433. 2的中国发明专利提供了一种桥梁结构钢及其生产方 法，所述生产方法包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板巧连铸、宽厚板 串L制、正火热处理，生产得到的桥梁结构钢的化学成分按重量计包含；C;0. 11~0. 16%、 Si;0. 10 ~0. 45%、Mn;1. 35 ~1. 70%、S《0. 010%、P《0. 020%、佩；0. 025 ~0. 060%、 Ti;0. 008 ~0. 030%、V;0. 025 ~0. 080%、Ni;0. 10 ~0. 50%、Als;0. 015 ~0. 060 %、 N《40X10气0《40X1(T6、H《2Xl(r6,其余为铁和不可避免的杂质，Als表示酸溶侣。该 发明钢板屈服强度不低于370MPa，抗拉强度不低于SlOMPa，屈强比不高于0. 75,断后伸长 率不低于30%，-40°C纵向AKv不低于240J，能满足高速复线铁路桥梁的制造要求。该钢种 虽然冲击初性良好，但强度级别稍低，同时C含量过高严重影响了焊接性能，另外该钢种不 具备耐蚀性。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种屈服强度485MI^a级耐蚀桥梁用 结构钢板及其制造方法，W连铸巧为基础，通过合理控制钢板成分、轴制工艺、冷却工艺和 调质工艺的方法，生产一种具有耐蚀性，且冲击初性良好、抗拉强度大的桥梁钢。
[000引为实现上述目的，本发明所设计的屈服强度485MI^a级耐蚀桥梁用结构钢板，其 化学成分的重量百分数为；C;0. 060~0. 090%、Si;0. 30~0. 50%、Mn;1. 10~1. 35%、 P《0. 020%、S《0. 010%、佩；0. 025 ~0. 045%、V;0. 040 ~0. 070%、Ni;0. 25 ~0. 45%、 Cu;0. 25~0. 40 %、Cr;0. 45~0. 65 %、Mo;0. 020~0. 080 %，其余为化及不可避免的夹 杂；并且，满足焊接裂纹敏感性组合Pcm《0. 22,耐腐蚀系数I> 6. 7,碳当量CEV《0. 49， Nb/Mn= 0. 02 ~0. 04 ;其中，
[0009] Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+地，
[0010] I= 26.OlCu+3. 88Ni+l. 20Cr+l. 49Si+17. 28P-7. 29CuXNi-9.lONiXP-3. 39化2，
[0011] CEV=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Ni+Cu)/15。
[0012] 其中，Mn和Nb复合添加的情况下，有利于提高钢的耐蚀性能和强初性能，Mn元素 可W显著推迟合金钢高温区转变，大大提高Nb在奥氏体中的固溶度，促进其均匀分布，使 佩元素对钢组织和性能的影响作用得到更大的发挥。当Nb/Mn〉0. 04时，Nb不能充分地固 溶，而当Nb/Mn<0. 02时，不能充分发挥Mn对Nb固溶的促进作用，该都会对钢的性能产生影 响；同时，本发明钢还通过严格控制Pcm值和碳当量CEV来有效的改善其焊接性能。
[0013] 作为优选方案，所述钢板化学成分的重量百分数为；C;0. 075~0.085%、Si: 0. 35 ~0. 45%、Mn;1. 25 ~1. 35%、P《0. 020%、S《0. 010%、佩；0. 030 ~0. 045%、V; 0. 050 ~0. 060%、Ni;0. 30 ~0. 40%、Cu;0. 32 ~0. 40%、Cr;0. 50 ~0. 60%、M〇 ;0. 050 ~ 0. 060%，其余为化及不可避免的夹杂；并且，满足焊接裂纹敏感性组合化m《0. 22,耐腐 蚀系数I> 6. 7,碳当量CEV《0. 49,Nb/Mn= 0. 02 ~0. 04。
[0014] 作为优选方案，所述钢板化学成分的重量百分数为；C;0. 083%、Si;0. 39%、Mn; 1. 33%、P《0. 020%、S《0. 010%、佩；0. 038%、V;0. 055%、Ni;0. ：M%、Cu;0. ：M%、Cr; 0. 59 %、Mo;0. 052 %，其余为化及不可避免的夹杂。
[0015] 作为优选方案，所述钢板屈服强度Rei> 485MPa，抗拉强度Rm;585~760MPa，延伸 率A> 17%，-23°C低温冲击性能> 200J。
[0016] 上述屈服强度485MI^a级耐蚀桥梁用结构钢板的生产方法，包括如下步骤：
[0017] 1)按照所述化学成分的重量百分数配比进行冶炼，控制钢水中合金含量并连铸成 巧；
[001引 2)将步骤1)中得到的铸巧加热并保温，加热温度控制在1220~1290°C，保证在 炉时间250~400min，在温度为1180~1220°C下保温40~70min;
[0019] 扣分段轴制：
[0020] 粗轴追制粗轴开轴温度为1100~1150。粗轴道次压下率> 20%，粗轴结束温 度 > 102(TC;
[0021] 精轴；控制精轴开轴温度为830~870°C，精轴后S道累计压下率> 40%，精轴结 束温度为800~830°C;
[002引 4)冷却；终轴后进行冷却，开始冷却温度控制在750~820°C，冷却速度3~9°C/ S；
[0023] 5)调质处理；
[0024]泽火；泽火温度为900~940°C，保温时间为40~90min;
[0025]高温回火；回火温度为590~640°C，在炉时间为60~120min。
[0026] 作为优选方案，所述步骤5)中，泽火时保温时间为板厚加25~40min，回火时保 温时间为板厚加45~60min。例如制造板厚为16mm的钢板，则泽火时保温时间为41~ 56min，回火时保温时间为61~76min。
[0027] 本发明中各元素及主要工序的作用：
[002引本发明中C通过间隙置换固溶强化提高钢的强度，是确保钢强度必不可少的元素 之一，它能显著提高钢的泽透性，对调制钢的强度和硬度起决定性的作用，但碳含量的增加 使钢的塑性和冲击初性降低，严重恶化焊接性能。综合考虑钢的强度和初性，并考虑降低碳 当量来提高焊接性能，本发明中将C的适宜量控制在0. 06~0. 09%。
[0029] 本发明中Si在钢中的主要作用是固溶强化和脱氧，可W提高钢的强度，但Si含 量过高会显著恶化钢的初性和焊接性能，因此，本发明中将Si的含量控制在较低水平： 0. 30 ~0. 50%。
[0030] 本发明中Mn是提高钢材强度和泽透性的元素，为了获得本发明需要的强度，Mn含 量需要在1.0%W上，但是当Mn含量过高时，会降低钢材的塑性和冲击初性，同时Mn含量过 高会形成MnS夹杂物，降低机体的耐蚀性，综合考虑钢材的强初性和耐蚀性Mn含量设计为 1. 10 ~1. 35%。
[003U 本发明中S是钢中残存的有害元素，它能与钢中的Mn形成MnS夹杂物，是局部 腐蚀的起源，同时S含量过高还会降低钢材的初性和焊接性，本发明中控制S含量低于0. 010%。
[0032] 本发明中P是一种易偏析元素，随着P含量的增加，钢的初性和耐蚀性降低，钢材 的焊接性能也会急剧下降，P含量应低于0. 020%。
[0033] 本发明中化和Ni均为奥氏体形成元素，促进了奥氏体形成和稳定化，提高钢板抗 拉强度；Cu的加入可W提高钢的耐蚀性和强度，改善实验钢的焊接性和机械加工性能；Ni 的添加同时改善钢的低温初性，但Ni含量过高会恶化钢板的焊接性能；钢中的化能明显地 与加入的B起综合作用，Cu与B联合加入会进一步抑制贝氏体转变前铁素体形成，能够在 调质时更易得到马氏体组织，但化含量过高会引起钢的热脆现象，恶化钢板表面质量；一 定量的Ni和化配合加入可W改善该种现象，因此控制Ni含量为0. 25~0. 45%，化含量 为 0.25 ~0.40%。
[0034] 本发明中化是一种能有效提高钢板强度，同时提高材料在酸性条件下耐蚀性的 元素，与化、Ni复合添加效果更佳，同时它能使铁素体相变明显右移，拓宽贝氏体