一种特厚高强韧桥梁用结构钢板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料的技术领域，具体的涉及一种特厚高强韧桥梁用结构钢板及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 桥梁用钢是工程结构钢中对性能要求最严的钢种，牵涉到桥梁寿命、承重能力等 重要因素。桥梁常用钢材包括桥梁用结构钢、混凝土用钢筋、拉索用钢丝及各类结构用型 钢。目前由于新一轮基础建设投资计划的实施，我国将建设跨越渤海湾海峡、长江口、杭州 湾、珠江口、台湾海峡和琼州海峡等巨型跨海工程以及建设深沟峡谷、雪域高原、黄土高坡、 大漠戈壁地区特殊环境下的桥梁工程，需要更高级别的高性能结构钢才能满足结构受力要 求；同时，为减少焊缝和节点，对于超厚超宽的高强度桥梁板的需求日益增加。
[0003] 特厚高强韧桥梁用结构钢服役条件苛刻复杂，必须有优良的综合性能。对钢质纯 净度、内部质量、低温下的高强韧性能、抗变形能力等指标具有严格的要求。钢板在乳制后 进行热处理以获得所需求的组织和性能。然而处理工艺参数因成分和性能要求不同而不 同，为了使得钢板达到所需最佳性能，如何寻求得到最佳热处理工艺参数成为亟待解决的 问题，在生产过程具有较高的难度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现在桥梁工程发展需要的超厚超宽、高强韧、防断性、寿命 长、可焊性良好的高性能桥梁钢而提供一种特厚高强韧桥梁用结构钢板及其制备方法，所 述特厚高强韧桥梁用结构钢板厚度规格达到80mm，该结构钢板合金成本低，抗拉强度达到 540MPa以上，成本低廉、焊接性能优良。同时所述制备方法采用转炉冶炼协同TMCP+回火 热处理，使得制备所得的结构钢板的抗拉强度达到540MPa以上，冲击功（纵向）-40°C AKV， 彡 120J〇
[0005] 本发明的技术方案为：一种特厚高强韧桥梁用结构钢板，由以下重量百分比的 成分组成：碳〇? 06~0? 10 %，硅0? 20~0? 35 %，锰1. 40~1. 60 %，磷彡0? 012 %、硫 彡 0? 005 %，铬 0? 15 ~0? 25 %，钛 0? 010 ~0? 025 %，铝 0? 020 ~0? 050 %，铌 0? 030 ~ 0. 050%，镍0. 15~0. 25%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0006] 所述特厚高强韧桥梁用结构钢板，由以下重量百分比的成分组成：碳0.07~ 0? 10 %，硅 0? 20 ~0? 35 %，锰 1. 45 ~1. 60 %，磷彡 0? 010 %、硫彡 0? 005 %，铬 0? 15 ~ 0? 25%，钛 0? 010 ~0? 024%，铝 0? 020 ~0? 050%，铌 0? 040 ~0? 050%，镍 0? 15 ~0? 25%， 余量为铁和不可避免的杂质。
[0007] 所述特厚高强韧桥梁用结构钢板，由以下重量百分比的成分组成：碳0.08%，硅 0? 25%，锰 1. 50%，磷 0? 009%、硫 0? 003%，铬 0? 20%，钛 0? 017%，铝 0? 030%，铌 0? 045%， 镍0. 20%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0008] 所述结构钢板的厚度为80mm。
[0009] -种所述特厚高强韧桥梁用结构钢板的制备方法，包括以下步骤：（1)铁水预处 理脱硫、脱磷；（2)转炉冶炼及脱氧合金化；（3) LF+VD/RH精炼；（4)板坯连铸；（5)板坯堆垛 缓冷及再加热；（6)高压水除磷；（7)板坯乳制；（8)钢板堆垛缓冷；（9) TMCP+回火热处理； 所述步骤（2)转炉冶炼终点碳含量目标为0. 06~0. 10%，P < 0. 008%，出钢温度目标为 1600~1630°C ;采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；依 次加入硅锰合金、铝锰铁、铬铁、钒铁进行脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间为10~15分 钟；所述步骤（3) LF+VD/RH精炼在LF精炼炉进行深脱硫，根据成分加入微调合金，对各合金 元素进行微调至目标，在加热结束后加入钛铁；在VD/RH炉进行真空脱气处理，真空度不大 于1. 5mbar，保真空15~20min，处理结束后喂妈铁线，喂线后软吹氩时间彡15min。
[0010] 所述步骤（9)TMCP+回火热处理具体步骤为：a.精乳工艺：开乳温度彡900°C，终 乳温度860~790°C ;b.冷却工艺：开冷温度> 760°C，冷却速度6~15°C /s，终冷温度 600~680°C ;c.钢板回火温度500~700°C，在炉时间1. 0~3. Omin/mm，回火保温时间 80~240min，钢板出炉后空冷。
[0011] 所述步骤（1)铁水预处理脱硫、脱磷：使其中硫脱至0.002-0. 005%，经过KR深脱 硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90%，铁水温度1250~1350°C，铁水中砷（As) <0.006%; 所述步骤（4)板坯连铸：连铸拉速0. 8~1. 5m/min，全氩气保护浇铸，过程增氮不大于 0.0015%;所述步骤（5)板坯堆垛缓冷及再加热：对连铸坯堆垛缓冷48小时以上，保证钢中 氢的析出和微观组织的均匀化；之后进行加热，加热时间按照9~llmin/cm，加热后出炉温 度控制在1050~1080°C;所述步骤（7)板坯乳制：开乳温度1020~1080°C，高温阶段加大 压下量提高变形渗透率，减少精乳道次，终乳温度860~790°C。
[0012] 所述钢板回火温度为550~700°C，在炉时间为1. 2~1. 5min/mm，回火保温时间 为 96 ~120min。
[0013] 所述钢板回火温度为610°C，在炉时间为2. 5min/mm，回火保温时间为200min。
[0014] 本发明的有益效果为：本发明所述特厚高强韧桥梁用结构钢板采用合理的化学 成分设计并协同上相匹配的TMCP+回火的热处理工艺保证钢板具有合理的微观组织，达到 各项力学性能满足的标准。所述制备方法中合理的热处理工艺保证钢板具有均匀的微观 组织，从而保证钢板具有良好的常温拉伸性能、低温韧性等指标，保证钢板在使用时的安全 性。
[0015] 所述特厚高强韧桥梁用结构钢板厚度规格达到80mm，合金成本低，抗拉强度达到 540MPa以上，冲击功（纵向）-40°C AKV，彡120J，断面收缩率不小于35%，该结构钢板成本 低廉、焊接性能优良。同时本发明所提供的制备方法，采用转炉冶炼协同TMCP+回火的热处 理工艺，使得结构钢板的抗拉强度达到540MPa以上。
【附图说明】
[0016] 图1为【具体实施方式】中的钢板（厚度1/4处，200倍）金相组织照片。
[0017] 图2为【具体实施方式】中的钢板（厚度1/2处，200倍）金相组织照片。
[0018] 图3为【具体实施方式】中的钢板（厚度1/2处，200倍）金相组织照片。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
[0020] 所述特厚高强韧桥梁用结构钢板，由以下重量百分比的成分组成：碳0.06%，硅 0? 24%，锰 1. 46%，磷0? 007%、硫0? 001%，铬 0? 18%，钛0? 017%，铝 0? 033%，铌 0? 043%， 镍0. 16%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0021] 所述结构钢板的厚度为80mm。
[0022] 所述特厚高强韧桥梁用结构钢板的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)铁水预处理脱硫、脱磷：使其中硫脱至0.003 %，经过KR深脱硫预处理且扒渣 后铁水亮面大于90%，铁水温度1270°C，铁水中砷（As) 0.003% ;
[0024] (2)转炉冶炼及脱氧合金化：转炉冶炼