一种热机械轧制Q370qE桥梁钢板的生产方法与流程

本发明涉及桥梁钢生产，尤其涉及一种热机械轧制q370qe桥梁钢板的生产方法。

背景技术：

1、桥梁钢板广泛用于公路桥、铁路桥、公铁两用桥，随着大跨度、重载荷桥梁的建设，要求桥梁钢具备高强韧、低屈强比、易焊接、耐疲劳、抗断裂等特征。传统桥梁钢采用热轧、正火工艺，碳含量较高，碳当量较高，板坯质量较差，冲击韧性较差。特别是碳当量高导致焊接性能不好，容易出现焊接缺陷，给钢结构制造企业带来困扰。2010年以来，随着国内冶金装备的更新换代和轧制理论的发展，热机械轧制工艺越来越受到重视，相比热轧和正火工艺，热机械轧制工艺生产的桥梁钢具有的碳当量，具备高强韧、低屈强比、易焊接、耐疲劳、抗断裂等特征，是大跨度、重载荷桥梁的首选材料。

2、q370qe是gb/t714-2015《桥梁用结构钢》中的牌号，要求屈服强度≥370mpa，抗拉强度≥510mpa，断后延伸率≥20％，-40℃冲击功≥120j，弯曲性能合格，同时对有害元素和气体含量都有严格要求。

3、中国专利cn 112195406 a公开了“低成本高性能q370qe-hps桥梁钢及生产方法”，化学成分如下：c：0.05％～0.08％，si：0.10％～0.40％，mn：1.61％～1.70％，p≤0.015％，s≤0.0030％，nb：0.030％～0.050％，ti：0.010％～0.018％，采用tmcp轧制工艺，得到屈强比低焊接性能优异的满足标准要求的桥梁钢板，提高了企业的市场竞争力。不足之处是采用低温奥氏体化技术，对轧机的能力要求较高。此外还采用了超快冷技术，终冷温度低，对冷却装备能力要求较高，板形控制难度增加。钢板应力增加，切割变形风险大。

4、中国专利cn 108486474 a公开了“一种薄规格q370qe钢板的生产方法”。化学成分如下：c：0.08％～0.12％，si：0.15％～0.40％，mn：1.20％～1.60％，p≤0.020％，s≤0.010％，nb：0.010％～0.020％，ti：0.006％～0.025％，cr≤0.30％，ni≤0.30％，采用单相奥氏体区轧制和两相区轧制工艺获得薄规格q370qe钢板。不足之处是添加了cr、ni贵重元素，且采用628-678℃两相区轧制，对轧机的能力要求较高，只适用于薄规格钢板。

5、中国专利cn107287528 a公开了“一种桥梁用正火q370qe钢板的生产方法”。化学成分如下：c：0.13％～0.17％，si：0.15％～0.25％，mn：1.50％～1.65％，p≤0.018％，s≤0.005％，nb：0.010％～0.030％，v：0.035％～0.055％，ti：0.005％～0.015％，n≤0.012％。采用轧制+正火工艺生产出q370qe钢板。不足之处是碳含量较高，碳当量较高，容易产生焊接缺陷。

6、中国专利cn102345043a公开了“一种q370qe厚板及其生产方法”，中国专利cn115261726 b公开了“特厚q370q e桥梁钢板及其生产方法”，但都存在一些不足之处。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种热机械轧制q370qe桥梁钢板的生产方法，性能满足如下技术要求：屈服强度≥370mpa，抗拉强度≥510mpa，断后延伸率≥20％，-40℃冲击功≥150j，同时具有易焊接、耐疲劳、抗断裂等特征。可用于制造各种钢结构桥梁。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种热机械轧制q370qe桥梁钢板的生产方法，主要步骤及工艺参数如下：

4、s1铁水预处理：铁水经kr搅拌法脱硫脱磷后，保证铁水中s≤0.005％，p≤0.015％；

5、s2转炉冶炼：转炉冶炼阶段采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，铁水温度≥1260℃，经过高效顶底复吹技术降低磷和碳含量，确保钢水p≤0.010％，s≤0.004％；

6、s3lf炉外精炼：炉外精炼阶段精确控制钢水成分，脱氧合金化，进一步降低钢水中的非金属夹杂物及有害杂质，s≤0.004％，获得洁净钢水；

7、s4rh真空处理：采用本处理模式大幅降低钢水中氢、氧、氮气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响；真空时间保持20分以上，纯脱气时间大于15分，软吹时间大于15分，保证离位钢水氢含量≤1.6ppm，氧含量≤30ppm，氮含量≤50ppm；

8、s5板坯连铸：连铸时采用动态轻压下，轻压下位置8、9、10段，总压下量为7.5mm；连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌位置为3段出口、4段入口，电磁搅拌频率为5hz，电流为350a；结晶器宽侧水量4500l/min,窄侧水量370l/min，结晶器进水温度36±2℃，结晶器进水温度38±1℃，二冷水温度22～25℃，水质指标要符合工艺要求；采用保护浇注，长水口密封氩气压力大于0.3mpa，流量130～160l/min；中间包浸入水口密封氩气压力大于0.2mpa，流量15～20l/min；连铸过热度20～30℃，换包时中包液位不小于30吨；采用恒拉速，拉速稳定在1.0m/min；铸坯矫直温度控制在950～1000℃，且铸坯沿宽度方向的温差不得超过50℃；最终生产出250mm厚的连铸坯,铸坯低倍中心偏析控制在c类3.0级以下，铸坯下线后堆冷或坑冷36小时以上；

9、s6加热：在步进式加热炉中对板坯加热，严格控制炉内气氛，保证板坯加热温度和加热时间，加热温度1210℃～1250℃；总在炉时间大于270min，其中加热段时间大于120min，均热段时间大于30min,保证合金元素的充分固溶，板坯温度均匀；

10、s7轧制和冷却：轧制采用两阶段控制轧制,通常称粗轧阶段和精轧阶段，粗轧在3800mm粗轧机进行，开轧温度1170℃以上，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在15％以上；精轧时严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≤900℃，终轧温度≤800℃；钢板轧完后进行层流冷却，水温为17～20℃，终冷温度为620-660℃，头部遮蔽0-2.0m，尾部遮蔽0-2.5m，边部遮挡0-2.0m，控制钢板返红后整体温度差≤50℃；钢板堆垛缓冷12小时后取样检验；

11、s8回火热处理：钢板抛丸处理后进行回火热处理，回火温度为510℃～550℃，在炉时间为20-30min+t×3.2min/mm其中t为钢板厚度，单位为mm；出炉冷床空冷到200℃以下采用堆垛缓冷，缓冷时间大于6小时；

12、所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10～0.12％、si：0.22～0.30％、mn：1.42～1.57％、p：≤0.015％、s：≤0.005％、nb:0.035～0.045％、v：0.035～0.045％、ti:0.012～0.022％、als：0.020～0.035％，稀土ce:0.0004～0.0012％，h≤0.0002％、o≤0.0030％、n≤0.0050％，cev≤0.40％，pcm≤0.20％,余量为fe和不可避免的杂质。

13、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10％、si：0.26％、mn：1.50％、p：0.011％、s：0.003％、nb:0.038％、v：0.039％、ti:0.012％、als：0.020％，稀土ce:8ppm，h：0.6ppm、o：23ppm、n：35ppm，cev：0.39％，pcm:0.18％％,余量为fe和不可避免的杂质。

14、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10％、si：0.26％、mn：1.48％、p：0.012％、s：0.002％、nb:0.040％、v：0.040％、ti:0.015％、als：0.021％，稀土ce:9ppm，h：0.6ppm、o：21ppm、n：36ppm，cev：0.39％，pcm:0.18％％,余量为fe和不可避免的杂质。

15、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10％、si：0.28％、mn：1.46％、p：0.011％、s：0.003％、nb:0.037％、v：0.041％、ti:0.015％、als：0.020％，稀土ce:10ppm，h：0.6ppm、o：21ppm、n：35ppm，cev：0.39％，pcm:0.18％％,余量为fe和不可避免的杂质。

16、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10％、si：0.27％、mn：1.51％、p：0.012％、s：0.002％、nb:0.039％、v：0.040％、ti:0.014％、als：0.020％，稀土ce:6ppm，h：0.7ppm、o：23ppm、n：36ppm，cev：0.39％，pcm:0.18％％,余量为fe和不可避免的杂质。

17、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10％、si：0.24％、mn：1.49％、p：0.012％、s：0.002％、nb:0.041％、v：0.042％、ti:0.016％、als：0.022％，稀土ce:8ppm，h：0.5ppm、o：23ppm、n：35ppm，cev：0.39％，pcm:0.18％％,余量为fe和不可避免的杂质。

18、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.11％、si：0.25％、mn：1.50％、p：0.012％、s：0.002％、nb:0.039％、v：0.040％、ti:0.013％、als：0.022％，稀土ce:8ppm，h：0.7ppm、o：23ppm、n：37ppm，cev：0.39％，pcm:0.18％％,余量为fe和不可避免的杂质。

19、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

20、(1)本发明依据gb/t 714-2015，采用了低碳铌钒钛合金化成分设计，采用了热机械轧制技术替代了传统的热轧、正火工艺，生产出厚度12-50mm q370qe桥梁钢板，屈服强度≥370mpa，抗拉强度≥510mpa，断后延伸率≥20％，-40℃冲击功≥150j，同时具有易焊接、耐疲劳、抗断裂等特征。

21、(2)本发明通过控制精轧开轧温度及终轧温度，配合冷却工艺，保证了钢板强度和低温冲击韧性。

22、(3)本发明通过控制轧制温度和冷却工艺，获得铁素体+珠光体为主的显微组织，晶粒度11-12级。

23、(4)本发明通过电磁搅拌和动态轻压下，改善了铸坯偏析，减轻了带状组织的危害，避免心部有害元素及硬相组织的聚集，提高产品的探伤合格率及焊接性能的稳定性；

24、(5)本发明通过钢板堆冷或回火，有效解决了产品内应力不均匀的问题，保证了用户分切、加工稳定性。