一种薄规格低屈强比高韧性桥梁用单轧钢板及其制造方法与流程

本发明属于单轧钢板生产
技术领域：
，具体涉及一种薄规格低屈强比高韧性桥梁用单轧钢板及其制造方法。
背景技术：
：目前针对6-8mm低屈强比q345qd桥梁用单轧钢板的生产主要采用两种方式一种采用高碳高锰成分设计控轧进行生产，钢板板形较好、屈强比较低，但韧性、焊接性能差、焊接效率低；另一种采用低碳、低pcm成分设计控轧后喷水冷却进行生产，该设计韧性、焊接性能好，但板形及屈强比难控制。例如公开号cn102766806a的专利-“一种超宽薄规格桥梁用结构钢板及其生产方法”所述超宽薄规格桥梁用结构钢板的化学成分按重量计包含：c：0.12～0.17％、si：0.20～0.45％、mn：1.25～1.50％、s≤0.010％、p≤0.020％、nb：0.010～0.040％、ti：0.008～0.030％、als：0.015～0.050％、n≤40×10-6、o≤20×10-6、h≤2×10-6，其余为铁和不可避免的杂质，该专利采用高碳成分设计，韧性、焊接性能相对较差、焊接效率低。例如公开号cn109097662a的专利-“一种8～16mm厚tmcp型桥梁板及其生产方法”其化学成分质量百分比分别为：c：0.11～0.14，si：0.10～0.30，mn：1.30～1.40，p＜0.016，s＜0.005，nb：0.020～0.035，ti：0.010～0.025，als：0.010～0.045，n≤0.0065，其它为fe和生产过程中不可避免的杂质，该成分设计采用低碳成分设计控轧控冷进行生产，但板形及屈强比控制比较困难。因此，需要一种单轧钢板的制造方法，具有厚度6-8mm，pcm≤0.20，屈强比≤0.85的特点，从而满足q345qd常规性能的基础，应用于大跨度、大载荷的公路桥及铁路桥。技术实现要素：本发明的目的是在于提供一种薄规格低屈强比高韧性桥梁用单轧钢板及其制造方法，能制造出具有厚度6-8mm，pcm≤0.20，屈强比≤0.85的薄规格、低屈强比、高韧性钢板。为实现上述发明的目的，本发明采取的技术方案如下：一种薄规格低屈强比高韧性桥梁用单轧钢板及其制造方法，该桥梁钢的化学成分重量含量为：c:0.10-0.12％；si：0.2-0.3％；mn：1.48-1.58％；p≤0.015％；s≤0.004％；nb：0.011-0.021％；al：0.02-0.04％；ti：0.009-0.015％；ca:0.001-0.004％；n≤0.004％；其中，c：c在钢中的作用主要在是提高钢的强度，但随着c元素的增加钢的韧性及焊接性相应降低，另外考虑到标准要求及pcm≤0.20限制，因此设计c含量范围为0.10-0.12％。si：si在炼钢过程中具有脱氧的作用，并且可以起到强化母材的作用，为保证最终产品抗拉强度，因此si含量的下限为0.2。另外考虑到pcm≤0.20，且si含量过高超，会降低母材的韧性，同时在大线能量焊接过程中，将促进岛状马氏体-奥氏体组元的生成，显著降低焊接热影响区韧性。si含量范围为0.20-0.30％。mn：mn元素可以消除s的不良影响，即热裂纹倾向，为了有效防止s的热裂纹产生，mn/s≥10；随着mn含量的增加，厚钢板强度、延伸率增加；另外为了改善厚钢板冲击韧性mn/c≥2.5，且随着mn/c增加，钢板冲击韧性改善；一般当mn含量＞1.60％，由于mn的偏析倾向大幅度增加，导致钢板延展性劣化；mn含量范围为1.48-1.58％。nb：本发明加入0.011～0.021％的nb元素，其目的是利用nb元素在控制轧制过程中的细晶强化，可有效提高钢板的强度及韧性，但nb元素不能太高，太高容易部分析出，造成屈服强度极具升高，进而影响钢的屈强比。ti：通过形成ti2o3粒子，可以促进晶内铁素体的生成，对屈强比有利。同时ti与n结合生成tin粒子可以在焊接热影响区钉扎奥氏体晶粒的长大，使母材和焊接热影响区组织细化，提高韧性。所以作为有益元素，ti含量的下限为0.009％。但是ti含量过高时，将形成粗大的氮化物，或者促使tic的生成，降低母材和焊接热影响区的韧性，所以ti含量上限为0.015％。al：为优良的脱氧剂；al与n相结合，消除固溶n对钢板冲击韧性、时效脆化特性不利影响；al与n结合形成aln粒子，细化钢板晶粒尺寸，提高钢板屈服强度、改善钢板冲击韧性；当al含量≤0.010％时无细晶效果，al含量＞0.015％开始具有细晶效果，当al含量≥0.020％时，本质细晶粒钢；过多al添加时(＞0.070％)，钢中al2o3夹杂物含量激增，钢板内质恶化的同时，连铸坯角横裂缺陷增加。对于该发明al元素控制在0.02-0.04％之间。所述单扎钢板的制造方法如下步骤：s1、冶炼、浇铸：按照所述桥梁钢化学成分浇注，其余为fe和不可避免杂质在转炉中冶炼，通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸；s2、轧制板坯选择：选择厚度230mm，宽度1200-2300mm，长度2650-4100mm的板坯，轧制长度≤45m；s3、加热：板坯加热温度设置为1170-1240℃，因钢板中含有nb、ti元素，保证nb、ti元素的固溶进一步细化晶粒及薄板轧制板形；s4、轧制及冷却：所述轧制包括粗轧和精轧，钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为50-60mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在800-860℃，钢板轧制后空气冷却；s4、剪切及取样：钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除长度200mm的钢板，因轧制后钢板厚度较薄，在轧制过程中存在头尾过冷现象，轧制结束后首尾分别切舍200mm，保证了首尾钢板性能。进一步地，所述步骤s1，所述连铸机采用轻压下模式，且中间包温度设置在1531-1546℃，保证钢板的低倍质量。与现有技术相比：1、本发明的采用低碳成分设计，达到6-8mm薄规格单轧钢板屈服比≤0.85，相比目前高碳成分设计可有效改善其韧性、焊接性及用户加工使用性能。2、本发明采用tmr(轧制后空冷)工艺，可有效保证薄规格钢板板形，另一方面空气冷却可使得轧后钢板整板面温度分布均匀，进而保证钢板全板面性能均匀性。3、通过采用本发明成分工艺设计，提高钢板冲击韧性，目前该工艺在-20℃环境下，采用5*5*10mm试样，其冲击功≥100j。附图说明图1是本发明实施例1制成的单扎钢板的金相组织图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1结合图1、表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.11％，si：0.24％，mn：1.52％，p：0.010％，s：0.0010％，nb：0.018％，ti：0.0137％，al：0.03％，ca：0.0023％，n：0.0030％，其余为fe以及不可避免的杂质；pcm：0.19。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2273mm，长度4500mm的板坯；板坯设置加热温度为1223℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在820℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为7.78mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度549mpa、屈服强度549mpa、夏氏冲击功114j、断后伸长率34％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.836且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例2结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.11％，si：0.25％，mn：1.53％，p：0.013％，s：0.0008％，nb：0.017％，ti：0.0126％，al：0.03％，ca：0.002％，n：0.0032％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.20。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2344mm，长度4300mm的板坯；板坯设置加热温度为1223℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在824℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度545mpa、屈服强度459mpa、夏氏冲击功116j、断后伸长率28％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.783且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例3结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.11％，si：0.24％，mn：1.53％，p：0.015％，s：0.0008％，nb：0.016％，ti：0.0116％，al：0.03％，ca：0.0026％，n：0.0032％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.20。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2344mm，长度4300mm的板坯；板坯设置加热温度为1229℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在824℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度551mpa、屈服强度432mpa、夏氏冲击功122j、断后伸长率33％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.784且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例4结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.12％，si：0.24％，mn：1.51％，p：0.009％，s：0.0008％，nb：0.016％，ti：0.0125％，al：0.03％，ca：0.0026％，n：0.0032％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.20。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2344mm，长度4300mm的板坯；板坯设置加热温度为1224℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在830℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度557mpa、屈服强度445mpa、夏氏冲击功126j、断后伸长率32％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.799且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例5结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.12％，si：0.26％，mn：1.53％，p：0.008％，s：0.0005％，nb：0.018％，ti：0.0117％，al：0.03％，n：0.0033％，ca：0.0025％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.20。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2343mm，长度4300mm的板坯；板坯设置加热温度为1191℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在819℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度532mpa、屈服强度417mpa、夏氏冲击功123j、断后伸长率22％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.783且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例6结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.11％，si：0.23％，mn：1.52％，p：0.009％，s：0.0009％，nb：0.016％，ti：0.0108％，al：0.03％，n：0.003％，ca：0.0017％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.20。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2344mm，长度4300mm的板坯；板坯设置加热温度为1189℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在822℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度534mpa、屈服强度425mpa、夏氏冲击功130j、断后伸长率32％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.795且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例7结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.11％，si：0.23％，mn：1.54％，p：0.009％，s：0.0008％，nb：0.016％，ti：0.0118％，al：0.03％，n：0.003％，ca：0.0019％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.20。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2344mm，长度4200mm的板坯；板坯设置加热温度为1209℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在827℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度538mpa、屈服强度428mpa、夏氏冲击功106j、断后伸长率33％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.795且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。实施例8结合表1、表2、表3所示，设计化学成分：按照质量百分数设计如下化学成分：c：0.11％，si：0.23％，mn：1.51％，p：0.012％，s：0.0010％，nb：0.016％，ti：0.0118％，al：0.03％，n：0.003％，ca：0.0018％，其余为fe以及不可避免的杂质，pcm：0.19。通过lf+rh真空处理系统去除钢中s元素、气体元素及夹杂物，再进行连铸机浇铸，为保证钢板低倍质量，连铸机需采用轻压下模式，且中间包温度需限制在1531-1546℃；选择厚度230mm，宽度2313mm，长度4300mm的板坯；板坯设置加热温度为1189℃；钢板在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，中间坯厚度为54mm，粗轧后不待温直接通过精轧机轧制，精轧机除鳞只允许第一道次除鳞，每道次的轧制速度为≥4m/s，终轧温度控制在832℃，钢板轧制后空气冷却；钢板轧制结束后，钢板的首尾分别切除200mm长度，钢板轧制后厚度为8.38mm。在对该钢板进行冲击试验温度为-20℃的试验后，测得其抗拉强度522mpa、屈服强度410mpa、夏氏冲击功121j、断后伸长率31％，符合gb/t714规范基础，屈强比0.786且性能富余量较大，保证了钢板常规力学性能的前期下，碳当量较低且板形控制较为容易。表1：表1化学成分配比(单位％)项目csimnpsnbtialncapcm实施例10.110.241.520.0100.00100.0180.01370.030.0030.00230.19实施例20.110.251.530.0130.00080.0170.01260.030.00240.0020.20实施例30.110.241.530.0110.00080.0160.01160.030.00320.00260.20实施例40.120.241.510.0090.00080.0160.01250.030.00320.00260.20实施例50.120.261.530.0080.00050.0180.01170.030.00330.00250.20实施例60.110.231.520.0090.00090.0160.01080.030.0030.00170.20实施例70.110.231.540.0090.00080.0160.01180.030.0030.00190.20实施例80.110.231.510.0120.00100.0160.01180.030.0030.00180.19表2实际生产工艺(单位mm)表3力学性能试验当前第1页12