本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种tmcp型屈服420mpa桥梁钢板及其生产方法。
背景技术：
目前，国内在建的沪通大桥、平潭大桥以及将要启动建设的五峰山大桥项目，代表了国内桥梁制造的最高水平，其设计方均为中铁大桥局集团。近年来，在国内桥梁制造的龙头企业中铁山海关桥梁厂和燕山大学的共同推动下，桥梁钢的交货状态大力向易焊的tmcp型过渡，这也代表了我国桥梁钢的发展方向。
最新颁布的gb714-2015将热机械轧制（tmcp或tmcp+回火）交货的桥梁钢成分单独列出，将碳含量、碳当量、焊接裂纹敏感指数限定在较低值，强度、质量级别为q345qc到q500qf。同时所有强度等级桥梁钢冲击功均值提升至120j以上，而且将屈强比不高于0.85作为推荐值，良好板形也将成为衡量产品好坏的重要方面。根据国内最新的桥梁设计要求，屈服370mpa、420mpa和500mpa将成为使用的主要强度级别。370mpa将成为主流，关键部位将使用420mpa级，部分大型桥梁将使用500mpa级。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种tmcp型屈服420mpa桥梁钢板；本发明还提供一种tmcp型屈服420mpa桥梁钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种tmcp型屈服420mpa桥梁钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.07-0.09%，si：0.25-0.50%，mn：1.40-1.60%，p≤0.015%，s≤0.005%，ni：0.15-0.25%，cr：0.10-0.20%，nb：0.020-0.030%，al：0.030-0.050%，v：0.030-0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明钢板采用的化学成分设计，碳、锰固溶强化；加入少量的nb、v、ni、cr细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续精准的控轧控冷工艺，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：0.07-0.09%，碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。
si：0.25-0.50%，在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。
mn：1.40-1.60%，锰成本低廉，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；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。
p≤0.015%，s≤0.005%，在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。
al：0.030-0.050%，铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
nb：0.020-0.030%，铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出强化基体；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。
ni：0.15-0.25%，镍溶于奥氏体，抑制奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，提高钢板低温韧性。
v：0.030-0.040%，v的主要作用是γ-α转变过程中的相间析出和在铁素体中的析出强化。
本发明所述钢板为贝氏体、铁素体的复合组织，最大厚度为70mm。
本发明所述钢板屈服强度在420-520mpa，抗拉强度在540-620mpa之间，屈强比≤0.85；板厚中心-40℃冲击功≥150j；焊接裂纹敏感系数（pcm）为0.16-0.21%，碳当量（ceq）0.34-0.42%。
本发明还提供了一种tmcp型屈服420mpa桥梁钢板的生产方法，所述方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序；所述轧制工序，采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制。
本发明所述冶炼工序，钢水先经电炉冶炼，送入lf精炼炉精炼，钢水温度达到1530-1550℃转入vd炉真空脱气处理，所述真空脱气处理的真空度≤66.6pa，真空保持时间≥20min；
本发明所述冶炼工序，vd前加入casi块≥1kg/t钢改变夹杂物形态，保证钢水中组分为：c：0.07-0.09%，si：0.25-0.50%，mn：1.40-1.60%，p≤0.015%，s≤0.005%，ni：0.15-0.25%，cr：0.10-0.20%，nb：0.020-0.030%，al：0.030-0.050%，v：0.030-0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明所述连铸工序，采用200mm厚度连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热。
本发明所述加热工序，钢坯最高加热温度1250℃，均热温度1200-1220℃，总加热时间≥200min，均热段在炉时间≥60min。
本发明所述轧制工序，采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为930～1100℃，此阶段单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50%；第二阶段轧制温度为840～910℃，累计压下率为30～50%。
本发明所述冷却工序，轧后进行acc水冷，入水温度770-790℃，返红温度550-650℃，得到半成品钢板。
本发明tmcp型屈服420mpa桥梁钢板产品标准参考gb714-2015。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：1、本发明钢板化学成分设计采用低c，保证钢板良好的焊接性，采用nb、v微合金化设计，辅以ni、cr等合金元素确保钢板强度、韧性匹配，得到贝氏体、铁素体的复合组织。2、本发明的钢板，碳当量（ceq）0.34-0.42%，焊接裂纹敏感系数（pcm）0.16-0.21%。3、屈服强度在420-520mpa，抗拉强度在540-620mpa之间，屈强比≤0.85，板厚中心-40℃冲击功≥150j。4、钢板最大厚度可达到70mm。
附图说明
图1为实施例1钢板金相组织图；
图2为实施例2钢板金相组织图；
图3为实施例3钢板金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例tmcp型屈服420mpa桥梁钢板，厚度为25mm，其化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.07%，si：0.25%，mn：1.40%，p：0.015%，s：0.005%，ni：0.15%，cr：0.10%，nb：0.020%，al：0.030%，v：0.030%，余量为fe和不可避免的杂质；碳当量（ceq）0.34%。
本实施例tmcp型屈服420mpa桥梁钢板生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序，具体生产工艺步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入lf精炼炉精炼，钢水温度达到1530℃转入vd炉真空脱气处理，所述真空脱气处理的真空度66.6pa，真空保持时间20min；vd前加入casi块1.1kg/t钢改变夹杂物形态，保证钢水中组分为：c：0.07%，si：0.25%，mn：1.40%，p：0.015%，s：0.005%，ni：0.15%，cr：0.10%，nb：0.020%，al：0.030%，v：0.030%，余量为fe和不可避免的杂质；
(2)连铸工序：采用200mm厚度连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；
(3)加热工序：钢坯最高加热温度1250℃，均热温度1220℃，总加热时间204min，均热段在炉时间61min；
(4)轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为930℃，此阶段单道次压下量为10%，累计压下率为30%；第二阶段轧制温度为910℃，累计压下率为30%；
(5)冷却工序：轧后进行acc水冷，入水温度770℃，返红温度650℃。
本实例的钢板的力学性能：屈服强度512mpa，抗拉强度：620mpa，屈强比0.83，板厚中心-40℃冲击功平均205j，焊接裂纹敏感系数pcm为0.16%，金相组织见图1。
实施例2
本实施例tmcp型屈服420mpa桥梁钢板，厚度为30mm，其化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.09%，si：0.50%，mn：1.60%，p：0.010%，s：0.003%，ni：0.25%，cr：0.20%，nb：0.030%，al：0.050%，v：0.040%，余量为fe和不可避免的杂质；碳当量（ceq）0.42%。
本实施例tmcp型屈服420mpa桥梁钢板生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序，具体生产工艺步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入lf精炼炉精炼，钢水温度达到1550℃转入vd炉真空脱气处理，所述真空脱气处理的真空度66pa，真空保持时间25min；vd前加入casi块1.2kg/t钢改变夹杂物形态，保证钢水中组分为：c：0.09%，si：0.50%，mn：1.60%，p：0.010%，s：0.003%，ni：0.25%，cr：0.20%，nb：0.030%，al：0.050%，v：0.040%，余量为fe和不可避免的杂质；
(2)连铸工序：采用200mm厚度连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；
(3)加热工序：钢坯最高加热温度1250℃，均热温度1210℃，总加热时间210min，均热段在炉时间61min；
(4)轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为1100℃，此阶段单道次压下量为20%，累计压下率为50%；第二阶段轧制温度为840℃，累计压下率为50%；
(5)冷却工序：轧后进行acc水冷，入水温度780℃，返红温度600℃。
本实例的钢板的力学性能：屈服强度470mpa，抗拉强度：575mpa，屈强比0.82，板厚中心-40℃冲击功平均260j，焊接裂纹敏感系数pcm为0.21%，金相组织见图2。
实施例3
本实施例tmcp型屈服420mpa桥梁钢板，厚度为70mm，其化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.08%，si：0.35%，mn：1.50%，p：0.005%，s：0.002%，ni：0.20%，cr：0.15%，nb：0.025%，al：0.035%，v：0.035%，余量为fe和不可避免的杂质；碳当量（ceq）0.38%。
本实施例tmcp型屈服420mpa桥梁钢板生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序，具体生产工艺步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入lf精炼炉精炼，钢水温度达到1540℃转入vd炉真空脱气处理，所述真空脱气处理的真空度60pa，真空保持时间28min；vd前加入casi块1.0kg/t钢钢改变夹杂物形态，保证钢水中组分为：c：0.08%，si：0.35%，mn：1.50%，p：0.005%，s：0.002%，ni：0.20%，cr：0.15%，nb：0.025%，al：0.035%，v：0.035%，余量为fe和不可避免的杂质；
(2)连铸工序：采用200mm厚度连铸坯，钢坯按照1min/mm进行加热；
(3)加热工序：钢坯最高加热温度1250℃，均热温度1200℃，总加热时间200min，均热段在炉时间60min；
(4)轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，第一阶段轧制温度为1000℃，此阶段单道次压下量为15%，累计压下率为40%；第二阶段轧制温度为880℃，累计压下率为40%；
(5)冷却工序：轧后进行acc水冷，入水温度790℃，返红温度550℃。
本实例的钢板的力学性能：屈服强度500mpa，抗拉强度：590mpa，屈强比0.85，板厚中心-40℃冲击功平均197j，焊接裂纹敏感系数pcm为0.18%，金相组织见图3。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。