CN109694986A - 一种桥梁用不锈钢复合钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种桥梁用不锈钢复合钢板及其生产方法，钢板成分按重量百分比计：基层：C：0.02％‑0.06％、Si：0.20％‑0.45％、Mn：0.40％‑0.60％、P≤0.020％，S≤0.005％、Nb：0.01％‑0.03％、Ti：0.01％‑0.03％、Ni：0.05％‑0.15％、Cr：0.1％‑0.2％、Als：0.005％‑0.045％，其余为Fe及不可避免杂质；复层：C：0.04％‑0.06％、Si：0.4％‑0.6％、Mn：1.00％‑1.60％、P≤0.020％，S≤0.015％，Ni：8％‑12％、Cr：16％‑19％、V：0.8％‑1.0％、Als：0.005％‑0.045％，其余为Fe及不可避免杂质。生产方法：钢板表面铣磨、叠放组坯、预热、焊接、加热、轧制、冷却，采用本发明钢板组坯焊接无需真空处理，生产成本低、生产工艺简单、生产效率和可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于材料加工领域，尤其涉及一种桥梁用不锈钢复合钢板 及其生产方。
背景技术
桥梁用钢是桥梁建设的重要构件，随着社会和经济的发展，桥梁 钢不仅要求载重、抗震，对耐蚀性和美观性的要求越来越高，因而， 要求桥梁用钢不仅要有优异的强度和韧性、良好的可焊性、低的屈强 比以保证大载荷下桥梁的抗断裂性能，而且要有良好的耐大气腐蚀性 能以达到免涂装、提高桥梁的使用寿命和美观性，因此不锈钢复合板 成为桥梁应用的发展趋势。
专利《具有高屈服强度非调质钢板》(申请号为200610092574.1) 利用该技术生产的可作为桥梁结构用的钢板，其屈服强度能达到 450～500MPa左右，但由于其含有较高的Nb、Ti、Ni元素，重量百 分比分别为0.06、0.03、0.8，不但增加吨钢成本，还给连铸生产带来很大的技术难度，不利于大工业化连铸生产，且过剩的Ti会引起冲 击韧性的降低，最重要的是这种常规钢板的耐蚀性和美观性无法与不 锈钢复合板媲美。
专利《一种复合钢板及其制造方法》(申请号：201110347172.2) 该发明公开了将需要复合的基板、复板打磨，然后在复板上铺放***， 通过******产生的冲击力将复板和基本进行复合，这种***复合的 生产工艺生产的复合钢板结合率和强度较低，且具有高噪音污染，目 前已处于逐步淘汰的状态。
《一种马氏体不锈钢复合钢板及其生产方法》(申请号： 201610180116.7)公开了的技术方案通过钢坯组坯、加热、控轧、热 处理工艺路线完成，采用双坯叠轧，即上下两层为A516Gr70碳钢， 中间两层为410S马氏体不锈钢，在两层马氏体不锈钢之间加入隔离 剂后对组合坯进行四边焊接封边并利用真空泵抽真空，具有优良的强 韧性及力学性能；但其对称组坯的工艺相对复杂，且需要进行真空处 理。
《一种碳钢与奥氏体不锈钢复合钢板及其生产方法》(申请号： 201510162301.9)该发明公开的技术方案也采用上述工艺，中间两层 为316L奥氏体不锈钢，在两层奥氏体不锈钢之间加入隔离剂后对组 合坯进行四边焊接封边并利用真空泵抽真空，同样其对称组坯的工艺 相对复杂，且需要进行真空处理。
由以上现有技术可知，目前可用于桥梁建设的钢板或复合板存在 如下不足：
1、钢板的耐蚀性、美观性差，无法满足桥梁钢建设新的需要；
2、复合板基板强度、韧性较低，无法适应大强韧性的要求；
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种生产工艺简 单，复层具有高表耐蚀性和美观性、基材具有较高强度和韧性的桥梁 用复合钢板及其生产方法。
本发明目的是这样实现的：
一种桥梁用不锈钢复合钢板，所述复合钢板基层钢板的成分按 重量百分比计如下：C：0.02％-0.06％、Si：0.20％-0.45％、Mn： 0.40％-0.60％、P≤0.020％，S≤0.005％、Nb：0.01％-0.03％、Ti： 0.01％-0.03％、Ni：0.05％-0.15％、Cr：0.1％-0.2％、Als：0.005％-0.045％， 其余为Fe及不可避免杂质；所述复合钢板的复层钢板的成分按重 量百分比计如下：C：0.04％-0.06％、Si：0.4％-0.6％、Mn：1.00％-1.60％、 P≤0.020％，S≤0.015％，Ni：8％-12％、Cr：16％-19％、V：0.8％-1.0％、 Als：0.005％-0.045％，其余为Fe及不可避免杂质。
本发明成分设计理由如下：
C：是影响钢板组织性能的关键元素，其变化幅度很大，碳含量 不同可获得硬度和韧性的不同匹配关系，也是提高钢材硬度最便宜最 直接的元素，但是高碳合金硬度高而韧性不足，也不利于结构件的焊 接，低碳合金韧性较高而硬度偏低，本发明确定最适合的复层钢板碳 含量0.04％-0.06％、基层钢板碳含量0.02％-0.06％；
Si：硅是炼钢脱氧的必要元素，具有一定固溶强化的作用。也能 抑制第一类回火脆性，改善马氏体的回火稳定性，提高回火温度，获 得较好性能，本发明复层钢板硅的含量范围为0.4％-0.6％、基层钢板 硅含量0.20％-0.45％；
Mn：锰是提高强度和韧性的主要元素，能显著提高钢淬透性的 元素，成本十分低廉，是主要添加元素，但Mn过高会使钢的延展性 降低，本发明的复层钢板锰含量限定在1.0％-1.60％、基层钢板锰含 量0.40％-0.60％；
Cr能扩大铁素体区，提高淬火硬化、耐蚀性的优点，故本发明 复层钢板中加入Cr含量为16％-19％，基层钢板Cr含量为0.1％-0.2％，
Ni：镍对焊接热影响区硬化性及韧性没有影响，可使母材的强度 提高，并且使低温韧性和耐蚀性大大提高，故本发明中复层钢板Ni 的含量控制在8％-12％，
Nb、V、Ti可以有效的细化晶粒，提高钢材的强韧性，故本发明 基层钢板中Nb0.01％-0.03％、Ti0.01％-0.03％，复层钢板的 V0.8％-1.0％；
Al：铝是脱氧元素，可以作为AlN形成元素，有效地细化晶粒， 为了达到很好的脱氧效果本发明的复层Al含量的范围为 Al0.005％-0.045％；
鳞、硫为有害元素，本发明复层P≤0.020％，S≤0.015％，基层 P≤0.020％，S≤0.005％。
本发明提供的技术方案之二为一种桥梁用不锈钢复合钢板的生 产方法，包括坯料表面铣磨、叠放组坯、预热、焊接、再加热、轧制、 冷却。基层钢板和复层钢板经铣磨后，将铣磨面相对叠放在一起的后 经预热到150℃～200℃直接将接触面的四周进行焊接。基层钢板和 复层钢板铣磨面相对叠放在一起的，再预热到150℃～200℃，以去 除接触面的水汽、降低缝隙中空气密度和氧含量，再将接触面的四周 进行焊接，焊接封口处留φ5～30mm孔洞，再用铝条将孔洞封堵， 可以防止660℃以下加热过程中接触面氧化。而660℃以上铅条融化， 将内部高压气体排除，可以防止钢板鼓包和轧制过程中爆裂；该方法 无需在真空室中焊接，也无需在焊后抽真空，极大的增加了工作效率， 降低设备投入和占地面积。
进一步，复层钢板和基层钢板铣磨后铣磨面粗糙度Ra不大于 10um，轧制时复层钢板在下，基层钢板在上，板坯加热温度1200℃～ 1250℃，板坯开轧温度1150℃～1200℃，道次压下率≥15％，轧后进 行喷水冷却，开冷温度在920℃～940℃，冷却速度在10℃/s～15℃/s， 返红温度在600℃～640℃。
最终得到复层硬度大于等于350Mpa、复合板屈服强度大于 370Mpa、基层-40℃冲击大于等于210J的复合钢板。
本发明的有益效果在于：
1、复层既具备优异的表面抗腐蚀性能、基层具有较高的强韧性 能(屈服强度大于等于370Mpa、-40℃冲击功大于等于210J)和优异的 焊接性(CEQ小于等于0.2)；
2、复合钢板组坯焊接无需真空处理，生产成本低、生产工艺简 单、生产效率和可靠性高；
3、复合界面力学性能优异，其剪切强度均达到350MPa以上。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
一种桥梁用不锈钢复合钢板的生产方法，包括坯料表面铣磨、叠 放组坯、预热、焊接、再加热、轧制、冷却。其特征在于：基层钢板 和复层钢板经铣磨后，将铣磨面相对叠放在一起的后经预热到 150℃～200℃直接将接触面的四周进行焊接，焊接封口处留φ5～30mm孔洞，再用铝条将孔洞封堵。
复层钢板和基层钢板铣磨后铣磨面粗糙度Ra不大于10um，轧制 时复层钢板在下，基层钢板在上，板坯加热温度1200℃～1250℃， 板坯开轧温度1150℃～1200℃，道次压下率≥15％，轧后进行喷水冷 却，开冷温度在920℃～940℃，冷却速度在10℃/s～15℃/s，返红温 度在600℃～640℃。
本发明实施例钢板的成分见表1。本发明实施例钢板的主要工艺 参数见表2。本发明实施例钢板的性能见表3。
表1本发明实施例钢板的成分
注：余量为Fe及不可避免的微量杂质
表2本发明实施例钢板的主要工艺参数
表3本发明实施例钢板的性能
为了表述本发明，在上述中通过实施例对本发明恰当且充分地进 行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制， 有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况 下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由 权利要求限定。
Claims (3)
1.一种桥梁用不锈钢复合钢板，其特征在于，所述复合钢板基层钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.02％-0.06％、Si：0.20％-0.45％、Mn：0.40％-0.60％、P≤0.020％，S≤0.005％、Nb：0.01％-0.03％、Ti：0.01％-0.03％、Ni：0.05％-0.15％、Cr：0.1％-0.2％、Als：0.005％-0.045％，其余为Fe及不可避免杂质；所述复合钢板的复层钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.04％-0.06％、Si：0.4％-0.6％、Mn：1.00％-1.60％、P≤0.020％，S≤0.015％，Ni：8％-12％、Cr：16％-19％、V：0.8％-1.0％、Als：0.005％-0.045％，其余为Fe及不可避免杂质。
2.一种权利要求1所述的一种桥梁用不锈钢复合钢板的生产方法，包括基层钢板和复层钢板表面铣磨、叠放组坯、预热、焊接、加热、轧制、冷却，其特征在于：分别对复层钢板和基层钢板的一个表面进行铣磨处理，将铣磨面相对叠放在一起经预热到150℃～200℃后直接将接触面的四周进行焊接，焊接封口处留φ5～30mm孔洞，再用铝条将孔洞封堵。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁用不锈钢复合钢板的生产方法，其特征在于：复层钢板和基层钢板铣磨后铣磨面粗糙度Ra不大于10um，轧制时复层钢板在下，基层钢板在上，板坯加热温度1200℃～1250℃，板坯开轧温度1150℃～1200℃，道次压下率≥15％，轧后进行喷水冷却，开冷温度在920℃～940℃，冷却速度在10℃/s～15℃/s，返红温度在600℃～640℃。
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