一种低碳420MPa级TMCP结构用钢及其生产方法与流程

一种低碳420mpa级tmcp结构用钢及其生产方法
技术领域
1.本发明属冶金领域技术，具体涉及到一种低碳420mpa级tmcp结构用钢及其生产方法。


背景技术：

2.目前市场上用于桥梁制造用的低合金高强结构钢，随着对使用年限以及安全性的提高，一是对强度级别要求越来越高，从原先的345mpa级升级到现在的420mpa级；二是对钢板的焊接性能、韧性、耐腐蚀性以及低温冲击性能要求也越来越高。针对有客户询单的需求，在国家标准的基础上提出了更严格的技术要求，对碳的要求不大于0.08%，碳当量不大于0.40%，焊接裂纹敏感系数pcm不大于0.18%，因此开展相关研究和开发一种低碳屈服420mpa级tmcp低合金高强结构用钢，以满足市场的特殊需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种屈服420mpa级tmcp结构用钢及其生产方法，生产的钢的碳含量控制在0.04%~0.06%，碳当量ce≤0.40%，pcm≤0.18%，屈服强度≥420mpa，抗拉强度在520~680mpa，同时在-20℃低温时具有较好冲击韧性。
4.发明的技术方案：一种低碳420mpa级tmcp结构用钢，钢的化学成分质量百分比为c=0.04%～0.06%，si=0.15%~0.40%，mn=1.20%～1.60%，p≤0.020%，s≤0.005%，alt=0.020%～0.050%，nb=0.030%～0.045%，ti=0.010%~0.020%，ni≤0.80%，n≤0.025%，mo≤0.20%，cr≤0.30%，cu≤0.40%，其余为fe和不可避免的杂质，碳当量ce≤0.40%，pcm≤0.18%；钢板的力学性能满足屈服强度reh≥420mpa，抗拉强度满足rm=520~680mpa，延伸率a≥19%，钢板-20℃夏比v型缺口冲击值kv2≥40j。
5.所述碳当量ce的计算公式：cev(%)= c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15。
6.所述pcm的计算公式：pcm(%)= c+si/30+mn/20+ cu/20+ ni/60+ cr/20+ mo/15+ v/10+5b。
7.一种屈服420mpa级tmcp结构用钢的生产方法，工艺流程为转炉冶炼、炉后扒渣、lf精炼、真空脱气处理、连铸、板坯加热、轧制，关键工艺步骤如下：a. 转炉冶炼：出钢定氧≥500ppm，p≤0.010%，出钢温度≥1580℃；出钢过程中加入石灰5~7kg/t，合成渣2~3kg/t，出钢完毕后开大氩气搅拌3~8min，然后进行扒渣操作；b. lf 精炼：钢水进站后升温，喂入300~400m铝线进行脱氧，当钢水中als≥0.03%后再进行合金化及造白渣操作；出站前喂入纯钙线100~200m；出站时控制钢水温度≥1610℃，出站s≤0.003%；c. 真空脱气处理：真空度≤0.5tor以下保持时间≥15min；控制破空后温度≥1570℃，软吹氩时间≥15min，定氢≤2.0ppm；d. 连铸：实行全程保护浇铸；中间包中钢水过热度控制在8~18℃；采用动态轻压
下技术，压下量≥6.0mm；e. 板坯加热：轧制前板坯加热温度控制在1180~1250℃，加热速度控制在6~15min/cm；f. 轧制：一阶段开轧温度1100～1150℃，一阶段终轧温度＞950℃，最后三道次压下率在18%以上；二阶段开轧温度在880~980℃，终轧温度790~840℃，acc加速冷却，冷却速率10~18℃/s，返红温度540~600℃。本发明的低碳420mpa级tmcp结构用钢及其生产方法，通过合理的化学成分设计，使c=0.04%～0.06%，碳当量ce≤0.40%，pcm≤0.18%；通过lf精炼+真空脱气处理工艺保证钢质的洁净度；采用控轧+加速冷却工艺，返红温度控制540~600℃，最终得到组织为珠光体+铁素体组织，晶粒度达到9.0～12.0级，屈服强度达到420mpa以上，抗拉强度达到520mpa以上，并在-20℃温度下具有良好冲击韧性的8-40mm厚低合金高强结构用钢。
附图说明
8.图1为实施例2钢的金相组织图。
具体实施方式
9.以下结合实施例进一步说明。
10.实施例1：一种低碳屈服420mpa级tmcp低合金高强结构用钢及其生产方法。
11.炼钢工艺实施过程：转炉定氧580ppm，p=0.013%，出钢温度1581℃，出钢过程中加入石灰6.1kg/t，合成渣2.1kg/t，出钢完毕后开大氩气搅拌5min，然后使用扒渣机扒渣。lf进站喂入铝线350m后，钢水als含量0.038%，lf精炼白渣保持时间20min，出站前5分钟喂入纯ca线250m，出站s=0.0030%，钢水出站温度1611℃。vd炉真空度0.5tor，保真空时间17min，破空后测温1571℃，软吹氩时间16min，钢水定氢1.4ppm。连铸浇注180mm厚度铸坯，连铸中间包钢水过热度7~15℃，连铸动态轻压下压下量6.2mm，熔炼成分如表1所示。
12.轧钢工艺实施过程：铸坯加热速度10.2min/cm，出钢温度1250℃，第一阶段开轧温度1160℃，最后三道次压下率分别为20%，19%，19%，终轧温度1030℃，轧制中间坯厚度55mm。第二阶段开轧温度950℃，终轧温度830℃，返红温度587℃，轧制成品厚度8mm。最后得到所述钢板，其性能如表2所示。
13.实施例2：一种低碳420mpa级tmcp结构用钢及其生产方法。
14.炼钢工艺实施过程：转炉出钢定氧640ppm，p=0.011%，钢温度1591℃，出钢过程中加入石灰6.0kg/t，合成渣2.4kg/t，出钢完毕后开大氩气搅拌6min，然后使用扒渣机扒渣。lf炉进站喂入铝线400m，钢水als含量为0.034%，精炼白渣保持时间16min，出站前6分钟喂入纯ca线260m，出站s=0.0029%，钢水出战温度1612℃。vd炉真空度0.5tor，保真空时间17min，破空后测温1579℃，软吹氩时间17min，钢水定氢1.6ppm。连铸浇注260mm厚度铸坯，连铸中间包钢水过热度10~12℃，连铸动态轻压下压下量6.1mm，熔炼成分如表1所示。
15.轧钢工艺实施过程：铸坯加热速度9.8min/cm，出钢温度1215℃，第一阶段开轧温度1130℃，最后三道次压下率分别为20%，20%，21%，终轧温度1020℃，轧制中间坯厚90mm。第
二阶段开轧温度920℃，终轧温度833℃，返红温度546℃，轧制成品厚度40mm。其性能如表2所示；其金相组织如图1所示，由图可知其组织为铁素体+珠光体，晶粒度10~11级。
16.表1各实施例钢的化学成分（wt.%）。
17.表2各实施例钢的性能检测结果。
[0018] 表2中的常温拉伸按照gb/t228.1-2010进行试验；夏比v型缺口冲击试验按gb/t228-2007进行试验。实施例1冲击试样尺寸为10
×
7.5
×
55mm，实施例2冲击试样尺寸为10
×
10
×
55mm，冲击试样皆为横向。
[0019]
表1所示：各实施例c=0.04%～0.06%，碳当量ce≤0.40%，pcm≤0.18%。
[0020]
图1所示：本发明钢为稳定的铁素体+珠光体组织，晶粒度在10级以上。
[0021]
表2所示：各实施例常温拉伸rel≥420mpa，rm=520~680mpa，a≥19%，-20℃横向冲击功kv2平均值≥40j。结果表明：本发明钢拥有较高的强度及较好的低温韧性，同时满足超声波探伤nb/t47013.3-2015标准ⅲ级及以上级别，可以用于对焊接性能、韧性、耐腐蚀性以及低温冲击性能有较高要求的各种结构件的制造。