专利名称：：一种桥梁结构钢板及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种桥梁结构钢板及其生产方法，特别是高性能Q420qE钢及其生产方法。技术背景随着交通与城市建设的发展，跨大江、大河、大海的铁路桥、公路桥、城市高架桥越来越多，跨度越来越大，对建造桥梁的材料提出了高强、轻质和多功能的性能要求，原来一般强度级的桥梁结构用钢难以满足现代桥梁建设的需要。日本生产的高性能桥梁钢SM570N，采用的是淬火加回火工艺，不但生产流程复杂，生产成本高，而且钢板的可焊性较差。后来，日本利用TMCP技术提高直接淬火的析出硬化效果，减少了碳当量和裂纹敏感系数，提高了SM570N的可焊性。但采用TMCP工艺生产的钢板，内应力较大，在加工和使用过程中构件易变形，因此影响了产品的使用性能，降低了构件的使用寿命。中国以前生产的高性能桥梁钢主要是Q370qE和Q420qD，基本上都采用TMCP或TMCP加正火工艺生产，强度级别偏低，承载重量受到较大程度的限制，耐低温性能也不够好。同时，按GB/T714-2000生产的Q420qD存在板厚效应——随着钢板厚度的增加，钢板的屈服强度和抗拉强度均有一定程度下降；另外，采用TMCP技术生产的Q420qD亦存在较大的内应力，在加工和使用过程中构件易变形，特别是厚钢板，严重影响了桥梁的使用寿命。
发明内容本发明的目的就是要提供一种满足高性能要求，克服现有技术不足的新的桥梁钢及其生活方法，使生产工艺科学、易操作、经济可靠。本发明通过以下技术方案来实现桥梁钢铁的组分重量百分比为碳0.02%~0.06%，硅0.15%~0.25%，锰1.40%~1.60%，磷《0.020%，硫《0.010%，铌0.025%~0.045%，钛0.008%~0.020%，铝0.020%~0.050%，镍0.15%~0.30%，铬0.25%~0.35%，钼0.15%~0.30%，铜0.250/o0.35%，氮《0.005%，铁余量。生产方法为采用铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气或RH脱碳脱气、连铸、板坯加热、粗轧、精轧、ACC控制冷却、回火、精整、成品入库的生产工艺流程。其中各步骤的技术方案在下面结合附图进行说明。图l为本发明方法的工艺流程图。图中1-铁水预处理、2-转炉冶炼、3-LF精炼、4-VD真空脱气或RH脱碳脱气、5-连铸、6-板坯加热、7-粗轧、8-精轧、9-ACC控制冷却、10-回火、11-精整、12-成品入库。下面对照附图对本发明做进一步说明1-铁水预处理将铁水中的S脱至0.010^以下。2-转炉冶炼顶底复吹转炉根据精炼工艺选择脱碳工艺。选择RH脱碳、脱气工艺，转炉终点碳控制在0.06%~0.10%;或者选择VD脱气工艺，转炉终点碳控制在0.03%以下。3-LF精炼控制温度15001650°C;成分微调，造渣脱氧，精炼时间^35min，全程吹氩搅拌，精炼渣碱度(CaO/Si02)<5.0;对化学成分进行微调，使其达到钢的内控要求；采用RH脱碳处理时，除碳含量外，其他化学成分微调至内控要求。4-VD真空脱气或RH脱碳脱气VD真空脱气在VD真空炉里0.5tor的真空下，保持真空时间15min以上；或者RH脱碳脱气，将碳脱至0.04%以下。5-连铸工艺控制在1520155(TC进行连铸。.6-板坯加热加热炉加热温度在12001250'C之间。7-粗轧采用m阶段控制轧制，粗轧终轧温度大于1020°C，8-精轧精轧开轧温度92(TC。末三道开轧温度根据成品厚度可以有所区另廿20mm、24~28mm、32~36mm、40~44mm、48~60mm、64~68mm的开轧温度分别按900。C、880°C、870°C、860°C、850。C和840。C进行控制。9-ACC控制冷却开冷温度790~830°C。其他参数按表l要求执行表1工艺参数控制表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>lO-回火厚度《28mm的钢板采用TMCP状态交货；厚度〉28mm的钢板采用TMCP+回火状态交货。回火工艺执行温度49051(TC，在炉时间(min)=板厚mmXlmin/mm+10min。一方面保证钢板屈强比《0.88，满足大载荷下抗断裂能力；另一方面通过高温回火，消除厚板的内应力，确保在加工过程中构件不变形以保证桥梁的使用寿命。l卜精整在钢中加入适量的铜(Cu)元素后，经过高温回火，钢板强度不但不降低，反而会上升1030MPa，较好地保证钢板的强度级别，提高钢板综合性能。12-入库按一般方法入库处理。采用本发明方法生产的高性能桥梁结构用钢Q420qE，具有屈服强度^460MPa，抗拉强度^570MPa，屈强比《0.88，-40°。低温冲击韧性Akv》240J的良好性能，可广泛应用于高参数、大跨度、重载荷铁路桥梁的重要构件。本发明的贡献在于在不改变现有的生产条件的前提下，通过优选化学组分和生产工艺等手段，使钢板钢质纯净，力学性能、工艺性能和使用性能优良，完全达到高性能桥梁结构钢板的技术要求。与传统生产方法比较，简化了生产工艺，降低了生产成本，提高了钢板的可焊性。与较先进的TMCP工艺生产方法比较，解决了在加工和使用过程中构件易变形的问题，提高了重要构件的使用寿命。与国内相同强度级别的Q420qD生产工艺比较，在钢中加入适量的铜(Cu)元素后，经过高温回火，钢板强度不但不降低，反而会上升1030MPa，较好地保证了钢板的强度级别，提高了钢板综合性能，节约了资源;通过高温回火，消除了钢板内应力，在加工和使用过程中构件不会变形，保证了桥梁的使用寿命，大幅度提高桥梁结构的安全可靠性，满足了高性能桥梁向高参数、大跨度、重载荷发展的技术要求。具体实施方式下面通过实施例进一步介绍本发明的技术方案实施案例1:采用表2中化学成分的坯料进行轧制。表2实施例1的化学组分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>加热炉加热温度在11751207。C之间；粗轧开轧温度》1020'C，单道次压下率要求>12%，中间坯厚度170mm;精轧I阶段开轧温度《94(TC，累积压下率>45%;精轧II阶段开轧温度《88(TC，终轧温度《85(TC，最后三道次的累计压下量>34.5%;ACC冷却速度1(TC/S，终冷温度500560°C;回火温度580-600°C，在炉时间(min)二板厚Xlmin/mm+50min。采用上述工艺生产的高性能桥梁结构钢板Q420qE，具有较细小的贝氏体和少量铁素体组织，晶粒度在10级以上，晶粒度差异在2.0级以内，不仅屈服强度和抗拉强度满足相应要求，其他各项力学性能均匀。力学性能达到如下指标屈服强度430490MPa，抗拉强度550600MPa，伸长率23.0~28.0%，屈强比0.750.82，-40°。低温冲击韧性Akv在247~293J之间。实施案例2:采用表3中化学成分的坯料进行轧制。表3实施例2化学组分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>加热炉加热温度在1180124(TC之间；粗轧开轧温度》1000'C，终轧温度〉95(TC，单道次压下量要求》15%，中间坯厚度140mm;精轧开轧温度880~920°C，累积压下率》50%;精轧II阶段开轧温度《880。C，最后三道次的累计压下量》45%，终轧温度814833'C，ACC冷却速度10~15°C/S，终冷温度280420'C;回火温度550。C，在炉时间(min)二板厚Xlmin/mm+50min。采用上述工艺生产的高性能桥梁结构钢板Q420qE，具有细小均匀的贝氏体组织，晶粒度控制在11~12级，组织晶粒度差异控制在1级以内，力学性能较均匀，但有部分钢板屈强比超过0.88。力学性能达到如下指标屈服强度465650MPa，抗拉强度570715MPa，伸长率19.5%~34.5%，屈强比0.750.94，-4(TC低温冲击韧性Akv在206364J之间。实施案列3:采用表4中化学成分的坯料进行轧制。表4实施例3化学组分cSiMnPSCuAl0.030.060.160.291.401.580.0070.0190.0030.0160.210.380.0150.049AlsNiCrTiMoNb0.0340.210.310.0130.190,042加热炉加热温度在1200124(TC之间；粗轧开轧温度》100(TC，终轧温度〉95(TC,单道次压下量要求>15%,中间坯厚度140mm;精轧开轧温度880~920°C，累积压下率>50%;精轧II阶段开轧温度《880。C，最后三道次的累计压下量>45%，终轧温度79082(TC，ACC冷却速度1015°C/S，终冷温度36545(TC;回火温度50(TC，在炉时间(min)二板厚Xlmin/mm+10min。采用上述工艺生产的高性能桥梁结构钢板Q420qE，具有细小均匀的贝氏体组织，晶粒度控制在11~12级，组织晶粒度差异控制在1级以内，力学性能均匀。力学性能达到如下指标屈服强度480585MPa，抗拉强度590685MPa，伸长率20.5%34.5%，屈强比0.75~0.85，-40。C低温冲击韧性Akv在218371J之间。在上述工艺基础上，按照成品钢板的厚度和宽度适当调整ACC冷却，较好地保证了钢板的板形。权利要求1.一种桥梁结构钢板，其特征在于钢的组分重量百分比为碳0.02％～0.06％，硅0.15％～0.25％，锰1.40％～1.60％，磷≤0.020％，硫≤0.010％，铌0.025％～0.045％，钛0.008％～0.020％，铝0.020％～0.050％，镍0.15％～0.30％，铬0.25％～0.35％，钼0.15％～0.30％，铜0.25％～0.35％，氮≤0.005％，铁余量。2.—种桥梁结构钢板的生产方法，包括ll-精整、12-成品入库等后期一般工艺，其特征在于ll-精整以前的工艺流程为1-铁水预处理、2-转炉冶炼、3-LF精炼、4-VD真空脱气或RH脱碳脱气、5-连铸、6-板坯加热、7-粗轧、8-精轧、9-ACC控制冷却、10-回火。3.根据权利要求2所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于所述1-铁水预处理是将铁水中的S脱至0.010%以下，2-转炉冶炼系采用顶底复吹转炉。4.根据权利要求3所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于3-LF精炼控制温度1500~1650°C;成分微调，造渣脱氧，精炼时间^35min，全程吹氩搅拌，精炼渣碱度(CaO/Si02)<5.0。5.根据权利要求4所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于所述的4-VD真空脱气或RH脱碳脱气工艺:VD真空脱气在VD真空炉里0.5tor的真空下，保持真空时间15min以上；或者RH脱碳脱气，将碳脱至0.04%以下。6.根据权利要求5所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于所述的5-连铸工艺控制在15201550。C，6-板坯加热温度在1200125(TC之间。7.根据权利要求6所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于采用m阶段控制轧制7-粗轧终轧温度大于102(TC，8-精轧开轧温度920°C。8.根据权利要求7所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于所述的9-ACC控制冷却开冷温度为790830°C。9.根据权利要求8所述的桥梁结构钢板的生产方法，其特征在于10-回火控制工艺厚度《28mm的钢板采用TMCP状态交货，厚度〉28mm的钢板采用TMCP+回火状态交货；回火温度490510'C，在炉时间(min)=板厚mmXlmin/mm+10min。全文摘要本发明涉及一种高性能桥梁结构钢板及其生产方法。钢的化学组分重量百分比为碳0.02％～0.06％，硅0.15～0.25％，锰1.40％～1.60％，磷≤0.02％，硫≤0.010％，铌0.025％～0.045％，钛0.008～0.020％，铝0.020％～0.050％，镍0.15～0.30％，铬0.25～0.35％，钼0.15～0.30％，铜0.25～0.35％，氮≤0.005％，铁余量。本发明方法的生产工艺流程为1.铁水预处理、2.转炉冶炼、3.LF精炼、4.VD真空脱气或RH脱碳脱气、5.连铸、6.板坯加热、7.粗轧、8.精轧、9.ACC控制冷却、10.回火、11.精整、12.成品入库。文档编号C22C38/48GK101333628SQ20081003191公开日2008年12月31日申请日期2008年7月29日优先权日2008年7月29日发明者丹刘,夏政海,曹志强,登罗,谭小斌,龙安辉申请人:湖南华菱湘潭钢铁有限公司