一种低屈强比超宽桥梁用钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低屈强比超宽桥梁用钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002]桥梁用钢板与其他材料相比，有很高的安全性要求，随着近几年高铁建设的突飞猛进，铁路钢桥建设取得了飞速发展，不断向高速、大跨度、高承载量发展，大型桥梁的结构也逐渐向全焊结构和高参数方向发展，为确保构件兼具安全性与经济性，钢板的屈强比应控制在0.83以下。高强度低屈强比桥梁钢通常采用低碳，Nb和Ti微合金化以及Ni，Cu合金化的成分设计，获得细小珠光体组织.而合金元素的添加将使成本大大提高，因此怎样用少量的合金满足性能要求具有重大意义。但是合金元素的降低将显著影响再结晶行为，必须对其进行深入研究.高强度桥梁钢不仅具有较高的强度，还具有极佳的低温韧性、焊接性能、塑性、冷成形性能，进而大大降低桥梁建造成本，提高桥梁的使用安全性及寿命.目前，高强度桥梁钢的生产通常采用TMCP工艺，而控制乳制作为TMCP工艺的重要组成部分，显著影响奥氏体的组织状态，也就是奥氏体晶粒尺寸、分布及结构等，进而显著影响桥梁钢的力学性能.且奥氏体的组织状态主要受热变形过程中的动态再结晶及道次间隔时间内的亚动态再结晶和静态再结晶影响，尤其是热变形过程中的动态再结晶行为显著影响奥氏体的组织状态，因此严格控制高强度桥梁钢的控乳控冷，可以最大程度地发挥再结晶区乳制的细化效果。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供低屈强比超宽桥梁用钢板;本发明还提供了一种低屈强比超宽桥梁用钢板的生产方法，满足不同现场施工工艺条件的要求。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:一种低屈强比超宽桥梁用钢板，所述钢板由以下重量百分含量的化学成分组成: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%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0005]本发明所述钢板的宽度23760mm。
[0006]本发明所述钢板纵、横向屈强比均<0.83。
[0007]本发明还提供一种基于上述低屈强比超宽桥梁用钢板的生产方法，其包括冶炼、连铸、加热、乳制和热处理工序，所述冶炼工序所得钢水化学成分的质量百分含量为: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%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]本发明所述冶炼工序:钢水先经电炉冶炼，保证无渣出钢，随钢水加入脱氧剂预脱氧;随后送入LF精炼炉精炼，强化脱氧力度，保证白渣保持时间20?40min，有效精炼总时间40?60min;最后再VD炉真空处理，真空处理66Pa以下保持时间15?30min，得到钢还。
[0009]本发明所述连铸工序:浇注温度为1535?1545°C，下线后钢坯堆垛缓冷时间I 24小时。
[0010]本发明所述加热工序:钢坯加热温度最高1260°C，均热温度最高1240 °C;辊道速度> 10min/cm，其中均热时间不低于40min。
[0011]本发明所述乳制工序:采用两阶段乳制工艺；I阶段乳制温度为930?1150°C，此阶段单道次压下量为10?25%，累计压下率为30?70%; Π阶段乳制温度为780?860°C，累计压下率为30?70%。
[0012]本发明所述乳制工序中，I阶段乳制的开乳温度为1100?1150°C，终乳温度为930?960°C ; Π阶段乳制的开乳温度为840?860°C，终乳温度780?820°C，乳后水冷至680?720。。。
[0013]本发明所述热处理工序采用正火工艺，温度905?915°C，保温时间1.8min/mm，出炉后空冷。
[0014]本发明在乳制过程工序中，除磷阶段要快速通过，避免钢板温降过多;减少晾钢时间，以控制再结晶后奥氏体晶粒长大，可用喷水加速冷却以快速达到Π阶段开乳温度;终乳温度准确控制，钢板温度较高时可用机架水进行冷却;乳后应尽快入水冷却。
[0015]本发明钢板采用的化学成分设计原理为:以适量的碳、锰固溶强化;加入少量的Nb细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；加入少量的Ni提高钢板低温韧性与一定的淬透性，并通过后续合理的正火工艺，使钢板获得高密度位错，进行位错强化，使钢板具有良好的力学性能。其中，各组分及含量在本发明中的作用是:
C对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响，碳通过间隙固溶可显著提高钢板强度;但碳含量过高时会影响钢的焊接性能及韧性。
[0016]Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si能起到固溶强化作用；但含量超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。
[0017]Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，且价格低廉，可降低钢板的生产成本;但锰含量过高时加热存在晶粒粗大的风险，降低焊接性能。
[0018]P和S在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏;S降低钢的延展性和韧性，在乳制时会造成裂纹；因此应尽量减少P和S在钢中的含量。
[0019]Ni对钢板的强度和塑性均略有提高，但低温冲击韧性提高幅度较大;这是由于Ni在钢中只形成固溶体，而且固溶强化作用不明显，而主要是通过在塑性变形时增加晶格滑移面来提高材料塑性;Ni还可提高合金钢的淬透性，并能改善钢在低温下的韧性，使韧脆转变温度下降；由于Ni的价格较高，故其含量不宜过高，以0.5%以下为宜。
[0020]Nb的加入是为了促进钢乳制态显微组织的晶粒细化，同时可提高强度和韧性;铌可在控乳过程中通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，并析出强化基体;Nb可降低钢的过热敏感性及回火脆性，焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。
[0021]Al是钢中常用的脱氧剂;钢中加入少量的Al，可细化晶粒，提高冲击韧性;Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能;招含量过尚则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0022]本发明通过合理的成分设计，以适量的碳、锰固溶强化;加入少量的Nb细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；加入少量的Ni提高钢板低温韧性与一定的淬透性;使本发明在低合金的前提下具有高强度、低屈强比，并具有优良的冲击韧性和焊接性能。
[0023]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、所得钢板碳含量、碳当量及裂纹敏感系数较低，焊接性能优良；具有良好的拉力性能，纵、横向延伸率达21%以上，纵、横向屈强比都< 0.83; 2、所得钢板低温冲击功高，板厚I/4处-40 0C横向冲击功150J以上;3、本方法通过调整优化钢板中合金元素的配比，并通过在热处理炉正火，能在低合金条件下确保钢板纵、横向拉力力学性能良好，使钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，力学性能均匀，低屈强比，完全满足标准及安全要求，适合于建造高速公路大桥。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0025]实施例1
本实施例的低屈强比桥梁用钢板，乳制规格:48mm*3760mm*9150(厚度*宽度*长度)，由以下质量百分比的组分熔炼而成: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%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq: 0.40%。
[0026]生产方法步骤如下:
(1)冶炼:将上述质量百分比的钢水先经电炉冶炼，保证无渣出钢，随钢水加入脱氧剂预脱氧；随后送入LF精炼炉精炼，强化脱氧力度，白渣保持时间20min，有效精炼总时间40min;最后再VD炉真空处理，真空度为66Pa真空保持时间15min，真空前加入CaSi块排出钢水中的非金属夹杂物、有害元素，保证钢水的纯净；
(2)浇铸工艺:将冶炼后的钢水浇铸，浇铸温度为15360C，下线后钢坯堆垛缓冷时间24小时，得到连铸坯；
(3)加热工艺:以步骤(2)得到的连铸坯进行加热处理，加热炉的加热I段温度为1050°C，加热Π段温度为1260°C，均热段温度为1240°C，辊道速度为lOmin/cm;
(4)乳制工艺:采用Π型控制乳制工艺，I阶段开乳温度为1100°C，终乳温度为930°C，单道次压下量为10?25%，累计压下率为57%，晾钢厚度130mm; Π阶段开乳温度为850 °C，单道次压下量为10?27%，累计压下率为63%，终乳温度790 °C，乳后浇小水量冷却，返红温度680°C；
(5)热处理