CN111218613A - 海洋耐候桥梁钢板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，其冶炼成分控制范围值包括C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；本发明产品具有良好的抗疲劳性、耐腐蚀性、焊接性能和较低的缺口敏感性；本发明产品可取代外国进口的1Ni钢板，用于我国沿海桥梁球形支座和其他海洋桥梁设备及其重点部位使用的骨干钢种，极大地降低了生产和建设成本，因此本发明产品可广泛应用于海洋合金钢板领域。
Description
技术领域
本发明涉及海洋合金钢板领域，具体是指一种海洋耐候桥梁钢板。
背景技术
海水是一种天然的强电解质，具有导电的特性，海洋区域环境所使用的金属材料在与环境介质间发生化学或电化学相互作用，进而带来材料的破坏或变质，发生金属腐蚀现象；而且金属作为现代桥梁建筑重要的组成部分，尤其是钢铁在未来很长的时间内在桥梁建筑中占据重要地位，同时国内常年需要从国外进口部分特种钢材，不可避免的增添了使用成本；因此研制一种性能优异、价格低廉的海洋耐候桥梁钢板是具有重要的现实意义。
发明内容
为解决以上技术难题，本发明公开了一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
所述海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
C取0.05～0.11％，C是钢铁中一种重要的元素，C含量过高会削弱钢铁的韧性和焊接性能，C含量过低会影响钢铁的冶炼，因此将C控制在较合理的范围内；
Si取0.15～0.5％，Si在钢铁冶炼过程中起到脱氧的作用，Si可以有效的提升奥氏体稳定性，从而提高钢铁的强度；
Mn取1.10～1.50％，Mn可以提升钢铁的韧性和硬度，且Mn的成本较低廉，可降低钢铁的价格；
P和S为钢铁中有害元素，会对钢铁的各项性能带来不利的影响，但P和S又很难完全去除，因此将P和S的含量控制在较低的范围；
Nb取0.020～0.035％，在钢铁中添加的微量合金元素Nb后，可对钢铁的部分性能带来显著的影响，例如Nb可有效的降低钢铁的轧制压力，提升钢铁的强塑形和低温韧性；
Cu取0.30～0.80％，添加Cu可增强钢铁的耐腐蚀性能；
Mo取0.15～0.20％，Mo在微观结构上可保证钢铁的结构为针状铁素体，进一步地增强钢铁的强度；
Ni取1.10～1.30％，Ni一方面对多边形铁素体相变抑制作用较强，提升钢铁强敌，另一方面可以避免含Cu钢坯在加热轧制过程中发生裂纹；
V取≤0.10％，在钢铁中添加微量合金元素V后，可提升钢铁强度，但V含量过高会影响钢铁的低温韧性，因此需要将V控制在合理的范围；
Ti取≤0.04％，Ti在微观结构上可有效地阻止奥氏体晶粒长大，有利于保证奥氏体晶粒细小均匀，改善钢板焊接接头的低温韧性，但过高含量的Ti会损害钢铁的焊接性能能，因此需要将Ti控制在合理的范围。
进一步地，所述海洋耐候桥梁钢板还包括Fe。
进一步地，所述Nb、所述V与所述Ti可单独添加或组合加入。
进一步地，所述海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理。
进一步地，所述海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
进一步地，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
进一步地，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
进一步地，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
进一步地，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
本发明的海洋耐候桥梁钢板以热机械轧制加回火状态交货，表面质量满足GB/T14977中相应规定，钢板尺寸、外形、重量要求及允许偏差等应符合GB/T709相关条款的规定执行。其中厚度公差按GB/T709第6.1条表1—单轧钢板的厚度允许偏差执行，钢板理论计重所采用的厚度为公称厚度，钢板按理论重量交货，计算用密度为7.85×103kg/m3，且在使用超声波探伤时保证最低国标Ⅱ级探伤合格。
在进行力学试验前，本发明产品化学成分和各项性能检测试验项目、取样数量、取样和试验方法应满足以下表1内容：
表1钢板化学成分和各项性能检测试验方法
采用以上技术方案，本发明具有以下优点：
(1)合理搭配相关材料，进而拥有良好的低温韧性、抗疲劳性、耐腐蚀性、焊接性能和较低的缺口敏感性，解决钢铁材质容易遭受到海水腐蚀的难题；
(2)在合理的范围内提升Ni的含量，可替代国外进口的1Ni钢板，进而降低了使用成本，可广泛推广应用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步详细说明，但需要声明的是，以下实施例中所涉及的数字、科学技术名词以及工艺方法等，只是为了更好的描述解释本发明内容，并不是为了限制本发明，本发明的保护范围不仅限于此。
实施例一
一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
海洋耐候桥梁钢板还包括Fe；除了Fe以外，还包含其他不可避免的杂质。
Nb、V与Ti可单独添加或组合加入；还可以加入其它有利于提高耐海洋大气腐蚀性能的合金元素。
海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理；进行Ca处理可以有效控制硫化物的产生。
海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
本实施例发明产品的海洋耐候桥梁钢板厚度为47mm，尺寸为47mm×2300mm×12000mm；
(1)其化学成份组成及耐候性合金指数V值：
C：0.11％，Si：0.19％，Mn：1.41％，P：0.006％，S：0.0034％，Nb：0.023％，Cu：0.33％，Mo：0.17％，Ni：1.13％，N：0.0052％，Als：0.04％，V：0.002％，Ti：0.001％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
耐候性合金指数V值：
本发明产品耐候指数V值采用以下由熔炼分析计算，将上述相应元素百分比值代入以下公式计算其V值为：
V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}≈1.210＞1.20；
表2耐候性合金指数V值
因此本发明产品具备良好的抗海洋环境腐蚀能力，同时在化学成分上合理配置，在满足V值不小于1.20的前提下，较大幅度的降低了钢板成本。
(2)Q345qDNHY-1力学性能
具体试验要求见表3：
表3 Q345qDNHY-1力学性能要求
选用厚度为47mm的钢板板材进行试验，实验结果如下：
实验结果表明，本实施例发明产品完全符合表3要求。
实施例二
一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
海洋耐候桥梁钢板还包括Fe；除了Fe以外，还包含其他不可避免的杂质。
Nb、V与Ti可单独添加或组合加入；还可以加入其它有利于提高耐海洋大气腐蚀性能的合金元素。
海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理；进行Ca处理可以有效控制硫化物的产生。
海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
本实施例发明产品海洋耐候钢板厚度50mm，尺寸为50mm×2300mm×12000mm；
(1)其化学成份组成及耐候性合金指数V值：
C：0.09％，Si：0.22％，Mn：1.47％，P：0.008％，S：0.0024％，Nb：0.028％，Cu：0.33％，Mo：0.18％，Ni：1.13％，N：0.0053％，Als：0.015％，V：0.002％，Ti：0.001％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
耐候性合金指数V值：
本发明产品耐候指数V值采用以下由熔炼分析计算，将上述相应元素百分比值代入以下公式计算其V值为：
V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}≈1.216＞1.20；
表4耐候性合金指数V值
因此本发明产品具备良好的抗海洋环境腐蚀能力，同时在化学成分上合理配置，在满足V值不小于1.20的前提下，较大幅度的降低了钢板成本。
(2)Q345qDNHY-1力学性能
具体试验要求见表5：
表5 Q345qDNHY-1力学性能要求
选用厚度为50mm的钢板板材进行试验，实验结果如下：
实验结果表明，本实施例发明产品完全符合表5要求。
实施例三
一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
海洋耐候桥梁钢板还包括Fe；除了Fe以外，还包含其他不可避免的杂质。
Nb、V与Ti可单独添加或组合加入；还可以加入其它有利于提高耐海洋大气腐蚀性能的合金元素。
海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理；进行Ca处理可以有效控制硫化物的产生。
海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
本实施例发明产品海洋耐候钢板厚度50mm，尺寸为50mm×2300mm×12000mm；
(1)其化学成份组成及耐候性合金指数V值：
C：0.06％，Si：0.26％，Mn：1.16％，P：0.007％，S：0.0029％，Nb：0.027％，Cu：0.36％，Mo：0.19％，Ni：1.15％，N：0.0051％，Als：0.027％，V：0.002％，Ti：0.001％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
耐候性合金指数V值：
本发明产品耐候指数V值采用以下由熔炼分析计算，将上述相应元素百分比值代入以下公式计算其V值为：
V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}≈1.216＞1.20；
表6耐候性合金指数V值
因此本发明产品具备良好的抗海洋环境腐蚀能力，同时在化学成分上合理配置，在满足V值不小于1.20的前提下，较大幅度的降低了钢板成本。
(2)Q345qDNHY-1力学性能
具体试验要求见表7：
表7 Q345qDNHY-1力学性能要求
选用厚度为50mm的钢板板材进行试验，实验结果如下：
实验结果表明，本实施例发明产品完全符合表7要求。
实施例四
一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
海洋耐候桥梁钢板还包括Fe；除了Fe以外，还包含其他不可避免的杂质。
Nb、V与Ti可单独添加或组合加入；还可以加入其它有利于提高耐海洋大气腐蚀性能的合金元素。
海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理；进行Ca处理可以有效控制硫化物的产生。
海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
本实施例发明产品海洋耐候钢板厚度53mm，尺寸为53mm×2300mm×11000mm；
(1)其化学成份组成及耐候性合金指数V值：
C：0.09％，Si：0.22％，Mn：1.47％，P：0.008％，S：0.0024％，Nb：0.028％，Cu：0.33％，Mo：0.18％，Ni：1.13％，N：0.0053％，Als：0.015％，V：0.002％，Ti：0.001％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
耐候性合金指数V值：
本发明产品耐候指数V值采用以下由熔炼分析计算，将上述相应元素百分比值代入以下公式计算其V值为：
V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}≈1.216＞1.20；
表8耐候性合金指数V值
因此本发明产品具备良好的抗海洋环境腐蚀能力，同时在化学成分上合理配置，在满足V值不小于1.20的前提下，较大幅度的降低了钢板成本。
(2)Q345qDNHY-1力学性能
具体试验要求见表9：
表9 Q345qDNHY-1力学性能要求
选用厚度为53mm的钢板板材进行试验，实验结果如下：
实验结果表明，本实施例发明产品完全符合表9要求。
实施例五
一种海洋耐候桥梁钢板，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
海洋耐候桥梁钢板还包括Fe；除了Fe以外，还包含其他不可避免的杂质。
Nb、V与Ti可单独添加或组合加入；还可以加入其它有利于提高耐海洋大气腐蚀性能的合金元素。
海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理；进行Ca处理可以有效控制硫化物的产生。
海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
本实施例发明产品海洋耐候钢板厚度60mm，尺寸为60mm×2300mm×12000mm；
(1)其化学成份组成及耐候性合金指数V值：
C：0.06％，Si：0.27％，Mn：1.14％，P：0.008％，S：0.0024％，Nb：0.026％，Cu：0.37％，Mo：0.19％，Ni：1.13％，N：0.0054％，Als：0.027％，V：0.002％，Ti：0.002％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
耐候性合金指数V值：
本发明产品耐候指数V值采用以下由熔炼分析计算，将上述相应元素百分比值代入以下公式计算其V值为：
V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}≈1.218＞1.20；
表10耐候性合金指数V值
因此本发明产品具备良好的抗海洋环境腐蚀能力，同时在化学成分上合理配置，在满足V值不小于1.20的前提下，较大幅度的降低了钢板成本。
(2)Q345qDNHY-1力学性能
具体试验要求见表11：
表11 Q345qDNHY-1力学性能要求
选用厚度为60mm的钢板板材进行试验，实验结果如下：
实验结果表明，本实施例发明产品完全符合表11要求。
在本发明实际生产过程中，钢板的厚度可根据相应需求在8～60mm范围内自行选择。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四与实施例五的产品已投入市场并被国内沿海高铁桥梁工程采用。
以上所述皆为本发明的具体实施方式，在本发明的权利要求内，任何没有创造性劳动的变化和替换都属于本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，按质量百分比计，包括以下成分：
C：0.05～0.11％，Si：0.15～0.5％，Mn：1.10～1.50％，P：≤0.009％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.035％，Cu：0.30～0.80％，Mo：0.15～0.20％，Ni：1.10～1.30％，N：≤0.008％，Als：0.015～0.050％，V：≤0.10％，Ti：≤0.04％；
所述海洋耐候桥梁钢板的V值经公式V＝1/{(1.0-0.16[C])*(1.05-0.05[Si])*(1.04-0.016[Mn])*(1.0-0.5[P])*(1.0+1.9[S])*(1.0-0.1[Cu])*(1.0-0.12[Ni])*(1.0-0.3[Mo])*(1.0-1.7[Ti])}计算不小于1.20。
2.如权利要求1所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述海洋耐候桥梁钢板还包括Fe。
3.如权利要求1所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述Nb、所述V与所述Ti可单独添加或组合加入。
4.如权利要求1所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述海洋耐候桥梁钢板进行Ca处理。
5.如权利要求1所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述海洋耐候桥梁钢板的熔炼方法包括大包扒渣后座包精炼。
6.如权利要求5所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，石灰加入量≥17Kg/t。
7.如权利要求5所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，白渣保持时间≥35min。
8.如权利要求5所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，扒渣铝含量≥0.012％。
9.如权利要求5所述的一种海洋耐候桥梁钢板，其特征在于，所述大包扒渣后座包精炼的过程中，精炼毕S≤0.005％。
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