一种耐候结构钢板及其生产方法与流程

本发明属于低碳结构钢控制轧制
技术领域：
，特别涉及一种耐候结构钢板及其生产方法。尤其是提供了一种8～100mm具有良好低温韧性的耐候结构钢板生产方法，可用于制造公路桥梁及铁路桥梁裸装结构杆件。通过添加耐候性元素Cu、Ni、Cr、P等耐候性元素，明显提高钢板的耐腐蚀性能。
背景技术：
：从20世纪初至今，美、德、英、日各国对耐候钢进行了深入的研究。20世纪30年代，美国公司首先研制成功了耐腐蚀高强度含铜低合金钢Corten钢。相对于普通钢，耐候钢在抗大气腐蚀有更高的有效性，相对于不锈钢，它又具有更好的经济性。1964年美国首次将耐候钢应用到新泽西高速公路的桥梁上。德国与英国分别是从1969年、1970年开始建造耐候钢桥。1983年建成耐候钢斜拉桥，随后耐候钢在桥梁上得到大规模的采用。从整个使用期来衡量，耐候钢桥的费用相对于普通钢桥的费用较低。现在美国的耐候钢桥已经占到全部钢桥的大约50％，加拿大在新建的钢桥中有90％是用耐候钢。多年来，我国耐候桥梁钢发展较为缓慢，2012年首次在沈阳后丁香大桥使用耐候桥梁钢，且采用的是外部涂装、内部不涂装的半裸桥，目前国内的耐候钢产品主要进行出口，出口国家主要包括美国、加拿大、英国、德国等国家。本专利根据用户具体需求，提供了一种厚度8～100mm的具有良好耐候性能及低温韧性的结构钢板生产方法，可用于裸装耐候桥梁及建筑结构。宝山钢铁股份有限公司申请的公开号为CN201010113848.7发明专利耐候钢板及其制造方法成分设计与本专利不同，该专利采用Nb、Ti微合金成分体系设计思路，通过耐候指数I≥6.0保证其耐候性，工艺采用控轧控冷，通过晶粒细化保证钢板高强韧性；本专利采用无Nb、Ti的成分体系，通过耐候元素P、Cr、Cu、Ni的加入保证耐候指数I＞6.0，轧后空冷，钢板在轧制及冷却过程中，组织晶粒更均匀，保证钢板组织均匀性，钢板具有较高的塑性及韧性，可用于耐候桥梁的底座、高层建筑的垫板。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种耐候结构钢板及其生产方法，解决了钢板低温韧性不理想的问题。成分上通过添加耐候性元素Cu、Ni、Cr、P等元素，保证耐候指数在6.0～6.5之间，采用低碳成分，保证钢板具有优良的低温韧性，工艺上采用两阶段控轧工艺，轧后空冷，保证钢板组织晶粒均匀,解决了因混晶造成冲击韧性偏低的问题。一种耐候结构钢板的化学成分按质量百分比如下：C：0.03-0.10％，Si：0.20-0.50％，Mn：0.50-1.50％，P≤0.030％，S≤0.003％，Al：0.020-0.05％，Cu：0.25-0.60％，Cr：0.40-0.80％，Ni：0.20-0.60％，Mo≤0.40％，其余为Fe和不可避免杂质。一种耐候结构钢板的生产方法，针对8～100mm厚规格结构钢板，具体步骤及参数如下:1、冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼；采用LF炉和RH炉真空处理，降低O、H等有害气体以及S的含量，O含量控制在15ppm以下，H含量在1.5ppm以下，S含量不大于30ppm，为保证优良的低温韧性，碳含量控制在0.03～0.10wt％之间，为保证耐候指数在6.0～6.5之间，添加0.25-0.60wt％的Cu、0.20-0.60wt％的Ni、0.40-0.80wt％的Cr、≤0.40wt％的Mo及≤0.030wt％的P等耐候性元素；2、连铸工艺：设计连铸坯坯型尺寸，厚度规格为250～400mm，宽度在1800～2400mm；3、加热工艺：钢坯冷装入炉，加热温度在1050℃～1150℃之间，加热时间在180min～300min，出炉后进行高压水除鳞；4、轧制工艺：采用双机架两阶段控轧工艺，粗轧阶段温度980～1050℃，保证最大粗轧道次压下率≥20％，连续轧制到控温厚度后放钢，精轧开轧温度900～950℃，终轧温度在750℃～800℃之间，轧后空冷。生产的钢板屈服强度达到＞335MPa，抗拉强度＞470MPa，-40℃心部纵向冲击功＞120J，生产的耐候结构钢具有优良的耐大气腐蚀性能及良好的低温冲击韧性。采用该方法的依据是：生产耐候结构钢板时，为保证钢板具有较好的耐候性，向钢中添加适量的Cu、Ni、Cr、Mo等耐候性合金元素，保证耐候指数I＞6.0。为保证钢板具有较好的塑性及韧性，采用低碳成分设计。为提高钢板冲击韧性，通过轧后空冷提高钢板组织晶粒均匀性，保证钢板较高的塑性及冲击韧性。本发明的优点在于：1)生产厚度规格8～100mm钢板，采用了转炉炼钢—连铸—轧钢板钢，生产流程简单，生产效率高，成本低廉；2)成分设计未添加Nb、V、Ti等微合金元素，加热时不需要考虑Nb、Ti等微合金固溶，可降低加热温度和在炉时间，钢板组织不存在混晶现象，冲击韧性更稳定，波动较小，-40℃冲击功＞120J。3)成分设计添加了Cu、Ni、Cr、Mo、P等耐候性元素，保证钢板具有较好的耐候性，同时通过固溶强化提高了钢板强度，相比普通结构钢具有更优良的耐腐蚀性能。附图说明图1为30mm厚耐候结构钢板厚度1/4处金相组织示意图。图2为30mm厚耐候结构钢板厚度1/2处金相组织示意图。图3为80mm厚耐候结构钢板厚度1/4处金相组织示意图。图4为80mm厚耐候结构钢板厚度1/2处金相组织示意图。具体实施方法实施例1按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了30mm厚耐候结构钢板的生产实例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸250mm×1800mm×3200mm，成品钢板尺寸为30mm×2500mm×L(长度)，冷装入炉，加热温度1150℃，双机架两阶段控轧，粗轧阶段轧制温度1000～1030℃，连续轧制至待温厚度70mm放钢，精轧开轧温度950℃，终轧温度780℃，轧后空冷。钢板化学成分见表1，力学性能见表2，金相组织见附图1和附图2。表130mm钢板的化学成分(重量，％)CSiMnPSAltCuNiCrMo0.080.261.480.0120.00120.0350.350.300.500.15表2力学性能检验结果实施例2按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了80mm厚耐候结构钢板的实例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸300mm×2400mm×3900mm，成品钢板尺寸为80mm×3000mm×L(长度)，冷装，加热温度1150℃，双机架两阶段控轧，粗轧阶段轧制温度990～1020℃，连续轧制至待温厚度160mm放钢，精轧开轧温度900℃，终轧温度760℃，轧后空冷。钢板化学成分见表3，力学性能见表4，金相组织见附图3和附图4。表380mm钢板的化学成分(重量，％)CSiMnPSAltCuNiCrMo0.080.261.480.0120.00120.0350.350.350.450.10表4力学性能检验结果当前第1页1 2 3