CN108950399A - 一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法 - Google Patents

一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高强高韧焊接低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法，其中，所述高强高韧焊接低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.05~0.07%，Mn：1.5~1.6%，Si：0.15~0.25%，P≤0.012%，S≤0.005%，Cu：0.15~0.30%，Ni：0.17~0.27%，Cr：0.25~0.35%，Mo：0.15~0.30%，Nb：0.035~0.050%，Als：0.030～0.035%，Ti：0.007~0.020%，V：≤0.005%，B：≤0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

Description

一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及高强高韧钢板制造技术领域，特别涉及一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法。
背景技术
随着高速铁路、高速公路里程数的不断刷新，作为铁路、公路建设重要组成部分的桥梁建设得到长足发展，已成为国际桥梁建设的最主要力量之一，近几年我国大跨度桥梁建设进入了一个最辉煌的时期。随着桥梁对大跨度、轻量化要求的不断提高，其对采用的钢梁材料提出了更高的要求，以高强化解决大跨度、重载荷的需求，此时，为提高钢的强度，会导致低温冲击韧性、焊接性能的下降，以及屈强比的上升，同时需兼顾疲劳性能要求。
目前，我国桥梁钢使用较为稳定的钢种有Q420q，Q370q和Q345q，其低温冲击功可以满足在-40℃时≥120J，屈强比满足≤0.88，他们的屈服强度级别只有420MPa，而更高屈服强度级别的桥梁钢目前只能达到500MPa，且刚刚开始应用于沪通长江大桥的建设，在具体应用中发现，其存在薄规格抗拉强度太高而厚规格钢板抗拉不够的严重板厚效应的问题，即随着板厚的增加屈服强度和抗拉强度有下降的趋势，如TB10002.2-2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中对Q420q的强度规定为厚度≤16mm时，屈服强度≥420MPa，抗拉强度≥570MPa；厚度＞16~35mm时，屈服强度≥410MPa，抗拉强度≥550MPa；厚度＞35~50mm时，屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥540MPa；厚度＞50~60mm时，屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥530MPa，因此，需要制造一种无板厚效应的高强度钢板，以满足桥梁建设所需的钢板高性能的要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法，所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%，具有高强度、高韧性及低裂纹敏感性的优良性能，且无板厚效应，能满足桥梁用钢的高强度、高韧性及焊接低裂纹的性能要求。
为实现上述目的，本发明提出一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，其组分及重量百分比含量包括：
C：0.05~0.07%，Mn：1.5~1.6%，Si：0.15~0.25%，P≤0.012%，S≤0.005%，Cu：0.15~0.30%，Ni：0.17~0.27%，Cr：0.25~0.35%，Mo：0.15~0.30%，Nb：0.035~0.050%，Als：0.030～0.035%，Ti：0.007~0.020%，V：≤0.005%，B：≤0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且上述元素含量满足如下关系：
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B，且Pcm≤0.20%。
优选地，所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%。
优选地，所述钢板的厚度范围为10~60mm。
此外，为实现上述目的，本发明提出一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，包括如下步骤：
选用厚度为200~300mm的连铸板坯；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1190～1250℃下，均热时间45～60分钟；
采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度≤1200℃，轧制道次数量6~12个，终轧温度控制≥1050℃，轧制停止厚度为成品厚度的3~5倍；精轧的开轧温度控制为850~1020℃，轧制道次数量6~8个，精轧的终轧温度控制为810~850℃；
钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为700~730℃，水冷的终冷温度为500~550℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为450~500℃。
优选地，所述钢板厚度范围为10~20mm时，选取厚度为200mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至30~100mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为970~1020℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为810~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，先空气冷却至700~730℃，后进入水冷以10~15℃/秒的速度冷却至500~550℃。
优选地，所述钢板厚度范围为20~28mm时，选取厚度为200mm或者250mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至50~85mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~880℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为820~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至740~780℃，后进入水冷以12~16℃/秒的速度冷却至360~400℃。
优选地，所述钢板厚度范围为30~45mm时，选取厚度为250mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至55~135mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~860℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为820~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至750~780℃，后进入水冷以13~18℃/秒的速度冷却至350~400℃。
优选地，所述钢板厚度范围为45~60mm时，选取厚度为250mm或者300mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至100~120mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~860℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为830~850℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至760~780℃，后进入水冷以10~12℃/秒的速度冷却至350~400℃。
本发明提供的技术方案中，通过优化轧制工艺和冷却工艺，在粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度≤1200℃，终轧温度≥1050℃，且针对不同厚度范围的钢板，在精轧和冷却工艺过程中严格控制轧制过程温度范围、道次数量及冷却前后温度范围，并采用空气冷却加水浴冷却的方式，改善了钢板的板厚效应，增加了钢板的屈服强度，提高了钢板的延伸率，降低了钢板的焊接裂纹敏感指数，从而获得高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板。
所述高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，钢板厚度规格为10~60mm，钢板力学性能稳定，所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%，钢板具有高强度、高韧性及低裂纹敏感性的优良性能，且无板厚效应，能满足桥梁用钢的高强度、高韧性及焊接低裂纹的性能要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。
下述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本文中，单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，其组分及重量百分比含量包括：
C：0.05~0.07%，Mn：1.5~1.6%，Si：0.15~0.25%，P≤0.012%，S≤0.005%，Cu：0.15~0.30%，Ni：0.17~0.27%，Cr：0.25~0.35%，Mo：0.15~0.30%，Nb：0.035~0.050%，Als：0.030～0.035%，Ti：0.007~0.020%，V：≤0.005%，B：≤0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且上述元素含量满足如下关系：
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B，且Pcm≤0.20%。
本发明中各组分的作用及控制具有以下特征：
C：C是提高钢强度最为有效的元素，扩大奥氏体相区元素，但碳含量过高时将极大损害钢板焊接性能，C含量在0.10%以下时，钢的碳当量对裂纹敏感性的影响不大，当碳含量再降低时，钢经高温变形后的冷却过程中，不再发生奥氏体向铁素体与渗碳体的两相分解，而是直接转变成各类形态的铁素体并留下少量的残余奥氏体，这时转变获得的贝氏体的韧性很好，为了保证钢板满足所需的强度要求且不损害钢的韧性和焊接性，本发明中将C含量范围控制为0.05～0.07%。
Mn：Mn在钢中作为置换原子，扩大奥氏体相区，降低A3温度，细化珠光体，显著提高低碳和中碳珠光体钢的强度，在增加强度的同时对钢板的延展性和塑性无明显影响，普通低合金钢中利用锰来强化铁素体和珠光体，提高钢的强度，但Mn含量过高时会降低焊接性能，为了获得钢的屈服强度和焊接性的最佳匹配效果，本发明控制Mn含量范围为1.5~1.6%。
Si：Si以固溶强化的方式提高钢的强度，也是冶炼过程中良好的脱氧剂，但钢中硅含量过高时，会造成屈强比上升，降低钢的塑性和韧性，为了获得低屈强比、高韧性和高塑性的钢板，本发明中将Si含量范围控制为0.15～0.25%。
P：P在钢中为有害元素，含量应严格控制，P含量会增加钢的冷脆倾向，降低钢的低温韧性、恶化焊接性能，因此本发明中控制P含量范围为P≤0.012%。
S：S在钢中极易与合金元素形成硫化物，对低温韧性不利，硫化物夹杂的存在，不利于钢的韧性、延伸率和断面收缩率，而且容器硬气应力集中造成疲劳裂纹，降低S含量，降低了钢中非金属夹杂物水平，有利于保证冲击韧性、提高Z向性能和降低横纵向性能，因此本发明控制S含量范围为S≤0.005%。
Cu：Cu在钢中主要起沉淀强化作用，对钢的耐大气腐蚀性能有益，能提高抗腐蚀性能，此外还能提高钢材的抗疲劳裂纹扩展能力，以及强化钢板中心部强度的能力，但当Cu含量过高时，钢在轧制时易出现网状裂纹，综合考虑Cu对钢板综合力学性能和抗腐蚀性能的影响，因此，将Cu含量范围控制为0.15~0.3%。
Ni：Ni能够有效提高钢的淬透性，具有一定的固溶强化作用，还能显著改善钢的低温韧性，镍还可以提高钢的耐腐蚀性能，但是，过高的镍含量易造成钢板氧化铁皮难以除去，导致钢板表面质量问题，且镍属于贵重金属，加入量增加会显著提高钢的制造成本。本发明添加Ni元素的目的，除提高低温韧性外，还能防止钢坯在加热或热轧时产生裂纹的倾向，对于屈服强度在550MPa以上的高强度钢板，需要有足够量的Ni，以保证钢板具有足够的淬透性，而使钢板板厚方向性能均匀，因此，Ni含量范围控制为0.17~0.27%。
Cr和Mo：在调质钢中，Cr和Mo都是可以显著增加钢板的淬透性合金元素，其中Mo还能细化淬火后钢的显微组织，改善冲击韧性，改善钢板的高温回火脆性。Cr含量过高，会增加钢板的回火脆性倾向，本发明Cr含量范围控制为0.25~0.35%；Mo作为贵重合金，在保证高强度性能的前提下，本发明Mo含量范围控制为0.15～0.30%。
Nb：Nb可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，便于实现高温轧制。铌还可以抑制奥氏体晶粒长大，具有显著地细晶强化和析出强化作用，钢中加入铌能显著提高屈服强度和冲击韧性，降低其韧脆转变温度，但受到C含量的限值和加热温度的影响，过高的Nb无法固溶，而且恶化焊接性能，因此本发明中Nb添加含量的控制范围为0.035～0.060%。
Al：Al是钢中的主要脱氧元素，同时能够固定N元素、细化晶粒，提高钢的韧性，为了使脱氧固氮更充分，本发明中Al含量范围控制为Al≥0.015%。
Ti：Ti强碳氮化物元素，易与O、C、N结合，形成非常稳定的Ti（C、N），其只有在1000℃以上才缓慢的熔入固溶体中，在铸坯加热时，能有效地阻碍奥氏体晶粒长大。但添加较多时，会引起钛的氮化物粗化，降低低温韧性，微量的钛对改善焊接热影响区的韧性十分有效，本发明采用微钛处理，控制Ti含量范围为0.007～0.020%。
按照上述组分及重量百分比含量制造的所述高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%，钢板具有高强度、高韧性及低裂纹敏感性的优良性能，且无板厚效应，能满足桥梁用钢的高强度、高韧性及焊接低裂纹的性能要求。
本发明还提出一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，图1为本发明一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法一实施例的流程示意图，包括如下步骤：
步骤S10，选用厚度为200~300mm的连铸板坯；
步骤S20，对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1190～1250℃下，均热时间45～60分钟；
步骤S30，采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度≤1200℃，终轧温度控制≥1050℃，轧制道次数量6~12个，轧制停止厚度为成品厚度的3~5倍；精轧的开轧温度控制为850~1020℃，轧制道次数量6~8个，精轧的终轧温度控制为810~850℃；
步骤S40，钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为700~730℃，水冷的终冷温度为500~550℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
步骤S50，采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为450~500℃。
进一步地，所述步骤S30中，所述钢板厚度范围为10~20mm时，选取厚度为200mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至30~100mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为970~1020℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为810~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，先空气冷却至700~730℃，后进入水冷以10~15℃/秒的速度冷却至500~550℃。
进一步地，所述步骤S30中，所述钢板厚度范围为20~28mm时，选取厚度为200mm或者250mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至50~85mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~880℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为820~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至740~780℃，后进入水冷以12~16℃/秒的速度冷却至360~400℃。
进一步地，所述步骤S30中，所述钢板厚度范围为30~45mm时，选取厚度为250mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至55~135mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~860℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为820~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至750~780℃，后进入水冷以13~18℃/秒的速度冷却至350~400℃。
进一步地，所述步骤S30中，所述钢板厚度范围为45~60mm时，选取厚度为250mm或者300mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至100~120mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~860℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为830~850℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至760~780℃，后进入水冷以10~12℃/秒的速度冷却至350~400℃。
按照上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的所述高强高韧焊接低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%，钢板具有高强度、高韧性及低裂纹敏感性的优良性能，且无板厚效应，能满足桥梁用钢的高强度、高韧性及焊接低裂纹的性能要求。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，不用于限定本发明。
实施例1
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的组分及其重量百分比含量为：C：0.051%，Mn：1.53%，Si：0.19%，P：0.011%，S：0.003%，Cu：0.20%，Ni：0.20%，Cr：0.29%，Mo：0.20%，Nb：0.042%，Als：0.034，Ti：0.012%，V：0.005%，B：0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法的步骤为：
（1）选用厚度为200mm的连铸板坯；
（2）对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1193℃，均热时间为45分钟；
（3）采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度为1176℃，轧制道次数量6个终轧温度控制为1070℃，轧制停止厚度为成品厚度的50mm；精轧的开轧温度控制为1020℃，轧制道次数量8个，精轧的终轧温度控制为830℃，钢板成品厚度为10mm；
（4）钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为708℃，进入水冷以10℃/秒的速度冷却至终冷温度为547℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
（5）采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为477℃，在炉时间15min。
采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，钢板厚度规格为10mm，且所述钢板常温下的屈服强度为555MPa，抗拉强度为663MPa，屈强比为0.84，-40℃冲击功≥285J，冲击断面纤维率≥95%，焊接裂纹敏感指数为0.176。
实施例2
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的组分及其重量百分比含量为：C：0.067%，Mn：1.55%，Si：0.23%，P：0.012%，S：0.002%，Cu：0.18%，Ni：0.19%，Cr：0.28%，Mo：0.17%，Nb：0.040%，Als：0.030，Ti：0.011%，V：0.003%，B：0.0003%，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法的步骤为：
（1）选用厚度为200mm的连铸板坯；
（2）对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1221℃，均热时间为47分钟；
（3）采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度为1144℃，轧制道次数量7个终轧温度控制为1100℃，轧制停止厚度为成品厚度的70mm；精轧的开轧温度控制为872℃，轧制道次数量8个，精轧的终轧温度控制为818℃，钢板成品厚度为20mm；
（4）钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为735℃，进入水冷以12.5℃/秒的速度冷却至终冷温度为502℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
（5）采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为498℃，在炉时间30min。
采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，钢板厚度规格为20mm，且所述钢板常温下的屈服强度为573MPa，抗拉强度为733MPa，屈强比为0.78，-40℃冲击功≥273J，冲击断面纤维率≥95%，焊接裂纹敏感指数为0.192。
实施例3
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的组分及其重量百分比含量为：C：0.057%，Mn：1.55%，Si：0.22%，P：0.009%，S：0.005%，Cu：0.18%，Ni：0.19%，Cr：0.29%，Mo：0.21%，Nb：0.044%，Als：0.030，Ti：0.013%，V：0.002%，B：0.0002%，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法的步骤为：
（1）选用厚度为250mm的连铸板坯；
（2）对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1210℃，均热时间为50分钟；
（3）采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度为1100℃，轧制道次数量6个终轧温度控制为1050℃，轧制停止厚度为成品厚度的80mm；精轧的开轧温度控制为870℃，轧制道次数量7个，精轧的终轧温度控制为836℃，钢板成品厚度为28mm；
（4）钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为772℃，进入水冷以12.6℃/秒的速度冷却至终冷温度为390℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
（5）采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为500℃，在炉时间35min。
采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，钢板厚度规格为28mm，且所述钢板常温下的屈服强度为587MPa，抗拉强度为707MPa，屈强比为0.83，-40℃冲击功≥348J，冲击断面纤维率≥98%，焊接裂纹敏感指数为0.185。
实施例4
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的组分及其重量百分比含量为：C：0.067%，Mn：1.56%，Si：0.20%，P：0.011%，S：0.003%，Cu：0.23%，Ni：0.20%，Cr：0.29%，Mo：0.25%，Nb：0.046%，Als：0.033，Ti：0.015%，V：0.003%，B：0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法的步骤为：
（1）选用厚度为250mm的连铸板坯；
（2）对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1240℃，均热时间为55分钟；
（3）采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度为1190℃，轧制道次数量8个终轧温度控制为1160℃，轧制停止厚度为成品厚度的50mm；精轧的开轧温度控制为850℃，轧制道次数量7个，精轧的终轧温度控制为837℃，钢板成品厚度为44mm；
（4）钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为780℃，进入水冷以13.7℃/秒的速度冷却至终冷温度为370℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
（5）采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为500℃，在炉时间70min。
采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，钢板厚度规格为44mm，且所述钢板常温下的屈服强度为560MPa，抗拉强度为671MPa，屈强比为0.84，-40℃冲击功≥251J，冲击断面纤维率≥94%，焊接裂纹敏感指数为0.20。
实施例5
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的组分及其重量百分比含量为：C：0.060%，Mn：1.54%，Si：0.21%，P：0.009%，S：0.005%，Cu：0.22%，Ni：0.19%，Cr：0.30%，Mo：0.20%，Nb：0.045%，Als：0.032，Ti：0.014%，V：0.004%，B：0.0003%，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法的步骤为：
（1）选用厚度为300mm的连铸板坯；
（2）对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1250℃，均热时间为60分钟；
（3）采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度为1158℃，轧制道次数量11个终轧温度控制为1128℃，轧制停止厚度为成品厚度的120mm；精轧的开轧温度控制为855℃，轧制道次数量8个，精轧的终轧温度控制为833℃，钢板成品厚度为60mm；
（4）钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为780℃，进入水冷以10℃/秒的速度冷却至终冷温度为350℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
（5）采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为500℃，在炉时间80min。
采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，钢板厚度规格为60mm，且所述钢板常温下的屈服强度为570MPa，抗拉强度为680MPa，屈强比为0.84，-40℃冲击功≥253J，冲击断面纤维率≥95%，焊接裂纹敏感指数为0.190。
本发明提供的实施例1~5的各项数据对照表请参见表1~表2。
表1 本发明各实施例中的化学组分及重量百分比含量列表（wt%）
表2 本发明各实施例中钢板的力学性能列表
从表2中可以看出，采用本发明提供的高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板及其制造方法制得的钢板，进行常温拉伸试验和-40℃纵向冲击试验，其结果：所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%，钢板具有高强度、高韧性及低裂纹敏感性的优良性能，且无板厚效应，能满足桥梁用钢的高强度、高韧性及焊接低裂纹的性能要求。

Claims (8)

1.一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，其特征在于：所述钢板的组分及重量百分比含量包括：
C：0.05~0.07%，Mn：1.5~1.6%，Si：0.15~0.25%，P≤0.012%，S≤0.005%，Cu：0.15~0.30%，Ni：0.17~0.27%，Cr：0.25~0.35%，Mo：0.15~0.30%，Nb：0.035~0.050%，Als：0.030～0.035%，Ti：0.007~0.020%，V：≤0.005%，B：≤0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且上述元素含量满足如下关系：
Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B，且Pcm≤0.20%。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，其特征在于：所述钢板常温下的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥660MPa，延伸率≥20%，屈强比≤0.85，-40℃冲击功≥250J，冲击断面纤维率≥90%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20%。
3.根据权利要求1所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板，其特征在于：所述钢板的厚度范围为10~60mm。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
选用厚度为200~300mm的连铸板坯；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1190～1250℃下，均热时间45～60分钟；
采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用高温大压下，控制开轧温度≤1200℃，轧制道次数量6~12个，终轧温度控制≥1050℃，轧制停止厚度为成品厚度的3~5倍；精轧的开轧温度控制为850~1020℃，轧制道次数量6~8个，精轧的终轧温度控制为810~850℃；
钢板轧制完成后采用空气冷却和水冷进行冷却，或者一段式空气冷却和两段式水冷进行冷却，并控制空气冷却的终冷温度为700~730℃，水冷的终冷温度为500~550℃，钢板经矫平后在空气中冷却至室温；
采用回火工艺对冷却后的钢板进行回火消应的热处理，控制回火温度范围为450~500℃。
5.根据权利要求4所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，其特征在于：所述钢板厚度范围为10~20mm时，选取厚度为200mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至30~100mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为970~1020℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为810~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，先空气冷却至700~730℃，后进入水冷以10~15℃/秒的速度冷却至500~550℃。
6.根据权利要求4所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，其特征在于：所述钢板厚度范围为20~28mm时，选取厚度为200mm或者250mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至50~85mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~880℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为820~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至740~780℃，后进入水冷以12~16℃/秒的速度冷却至360~400℃。
7.根据权利要求4所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，其特征在于：所述钢板厚度范围为30~45mm时，选取厚度为250mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至75~135mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~860℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为820~840℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至750~780℃，后进入水冷以13~18℃/秒的速度冷却至350~400℃。
8.根据权利要求4所述的一种高强高韧低裂纹的550MPa级桥梁结构钢板的制造方法，其特征在于：所述钢板厚度范围为45~60mm时，选取厚度为250mm或者300mm的连铸板坯，所述连铸板坯出加热炉后直接进入粗轧，粗轧厚度至100~120mm进行待温处理；所述精轧的开轧温度为850~860℃，轧制道次数量7~8个，所述精轧的终轧温度为830~850℃；轧制完成后通过控制辊道以4~5m/s的速度快速送钢，空气冷却至760~780℃，后进入水冷以10~12℃/秒的速度冷却至350~400℃。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181207

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