CN111647810B - 一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢，槽钢的化学成分按重量百分比计为：C 0.010％～0.200％，Si 0.10％～0.25％，Mn 0.70％～1.00％，V 0.010～0.035，P≤0.010％，S≤0.005％，Als 0.015％～0.030％，余量为Fe及不可避免杂质；槽钢的腰部厚度为20～50mm，屈服强度390MPa以上，断后延伸率28.0％以上，‑20℃冲击吸收能量180J以上，‑40℃冲击吸收能量100J以上。生产方法包括冶炼、连铸、加热炉加热、轧制及冷却过程；本发明通过设计槽钢的化学成分及与之匹配的生产工艺，使其具有优良的强度、塑性、韧性以及综合机械性能。

Description

一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及槽钢生产技术领域，尤其涉及一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢及其生产方法。
背景技术
槽钢属于型钢中的一种，在桥梁、建筑结构、幕墙工程、机械设备和车辆制造等领域具有广泛的应用。槽钢在使用过程中要求其具有较好的焊接性能及优良的综合机械性能。一般情况下，槽钢的形状要求按照GB/T 706标准的规定进行生产供货，其中规定槽钢的厚度最大为14.5mm。但是目前，一些工程实行个性化建造，提出了对具有一定功能简便性(例如焊接简便性等)的特殊形状槽钢的需求，其尺寸规格一般会不同于标准槽钢的要求，通常是对槽钢的厚度提出更高的要求，最大厚度甚至达到了50mm以上，极大的增加了槽钢轧制的难度。另外，由于工程建筑的高要求，对槽钢的等级要求也越来越高，而槽钢厚度的增加也增加了生产过程中对其力学性能的控制难度。
发明内容
本发明提供了一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢及其生产方法，通过设计槽钢的化学成分及与之匹配的生产工艺，最终得到的槽钢具有优良的强度、塑性、韧性以及综合机械性能，槽钢腰部最大厚度可达50mm。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢，所述槽钢的化学成分按照重量百分比计为：C0.010％～0.200％，Si 0.10％～0.25％，Mn 0.70％～1.00％，V 0.010～0.035，P≤0.010％，S≤0.005％，Als 0.015％～0.030％，余量为Fe及不可避免杂质；所述槽钢的腰部厚度为20～50mm，屈服强度为390MPa以上，断后延伸率为28.0％以上，-20℃冲击吸收能量为180J以上，-40℃冲击吸收能量为100J以上。
一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢的生产方法，包括冶炼、连铸、加热炉加热、轧制及冷却过程；具体过程为：
1)按照设定成分进行钢水冶炼，采用的冶炼工艺路线为：铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼；
2)将步骤1)所得钢水经连铸制得铸坯；连铸时控制中间包过热度为35～50℃，二冷水比水量为0.35～0.40m3/t，保证铸坯断面等轴晶比例小于5.0％，铸坯尺寸为：宽×高＝(200～300)×(300～400)mm；
3)将步骤2)所得铸坯进行加热，加热温度为1120℃～1150℃，保温时间为30min～300min；
4)将步骤3)所得加热后的铸坯进行轧制，轧制工艺分为粗轧和精轧两个阶段，控制过程参数如下：
a)粗轧；将铸坯经5～7道次轧制成精轧用坯料，坯料尺寸为：长×宽×高＝(180～240)×(180～240)×(90～120)mm；粗轧开轧温度为1050℃～1080℃；
b)精轧；将步骤a)所得的坯料进行5～7道次轧制得到槽钢，终轧温度≥860℃；
5)轧后冷却；将步骤4)所得槽钢空冷至80℃以下，然后矫直，即得槽钢成品。
所述步骤4)中，在精轧阶段通过孔型轧制，在槽钢腿部外侧直接轧制出焊接用的坡口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过设计槽钢的化学成分，并设计与之匹配的生产工艺，最终得到一种具有优良力学性能的桥梁用槽钢，槽钢腰部厚度达到20～50mm；
2)所生产槽钢具有优良的强度、塑性、韧性以及综合机械性能；其屈服强度在390MPa以上，断后延伸率在28.0％以上，-20℃冲击吸收能量在180J以上，-40℃冲击吸收能量在100J以上；
3)利用孔型轧制，在槽钢腿部的外侧直接热加工出焊接用坡口，减少后期加工焊接坡口的工序，缩短工程施工周期。
附图说明
图1是本发明所述一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢的断面形状示意图。
图中：1.槽钢2.坡口
具体实施方式
本发明所述一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢，所述槽钢的化学成分按照重量百分比计为：C 0.010％～0.200％，Si 0.10％～0.25％，Mn 0.70％～1.00％，V 0.010～0.035，P≤0.010％，S≤0.005％，Als 0.015％～0.030％，余量为Fe及不可避免杂质；所述槽钢的腰部厚度为20～50mm，屈服强度为390MPa以上，断后延伸率为28.0％以上，-20℃冲击吸收能量为180J以上，-40℃冲击吸收能量为100J以上。
本发明所述一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢中各化学成分的设计原理如下：
C：钢中主要强化元素，是提高钢淬透性的主要元素；其含量偏低时会使碳化物等的生成量降低，影响轧制时细化晶粒的效果。当C含量偏高时，对钢的低温韧性与焊接性能不利。因此，综合考虑成本、性能等因素，本发明控制C的范围为0.010％～0.200％。
Si：炼钢脱氧的必要元素，在钢中固溶能力较强，可以起到一定的强化作用，但含量过高会严重损害钢的低温韧性和焊接性能。本发明控制Si的范围为0.10％～0.25％。
Mn：可以延缓钢中铁素体和珠光体转变，大幅增加钢的淬透性，降低钢的脆性转变温度，改善冲击韧性，但是Mn含量过高，容易在钢中形成偏析，对钢的塑性和韧性有不利影响。综合考虑，本发明控制Mn的范围为0.70％～1.00％。
V：强碳化物形成元素。对奥氏体再结晶影响较小，低温时V的碳、氮化物大量析出可以起到细化、强化晶粒的作用，进而提高钢的强度。本发明控制V的范围为0.010％～0.035％。
Al：强脱氧剂，在钢中产生高度细碎的、超显微的氧化物，起到细化晶粒的作用。本发明控制Als的范围为0.015％～0.030％。
一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢的生产方法，包括冶炼、连铸、加热炉加热、轧制及冷却过程；具体过程为：
1)按照设定成分进行钢水冶炼，采用的冶炼工艺路线为：铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼；
2)将步骤1)所得钢水经连铸制得铸坯；连铸时控制中间包过热度为35～50℃，二冷水比水量为0.35～0.40m3/t，保证铸坯断面等轴晶比例小于5.0％，铸坯尺寸为：宽×高＝(200～300)×(300～400)mm；
3)将步骤2)所得铸坯进行加热，加热温度为1120℃～1150℃，保温时间为30min～300min；
4)将步骤3)所得加热后的铸坯进行轧制，轧制工艺分为粗轧和精轧两个阶段，控制过程参数如下：
a)粗轧；将铸坯经5～7道次轧制成精轧用坯料，坯料尺寸为：长×宽×高＝(180～240)×(180～240)×(90～120)mm；粗轧开轧温度为1050℃～1080℃；
b)精轧；将步骤a)所得的坯料进行5～7道次轧制得到槽钢，终轧温度≥860℃；
5)轧后冷却；将步骤4)所得槽钢空冷至80℃以下，然后矫直，即得槽钢成品。
所述步骤4)中，在精轧阶段通过孔型轧制，在槽钢1腿部外侧直接轧制出焊接用的坡口2(如图1所示)。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，屈服强度355MPa级桥梁用槽钢的化学成分如表1所示，主要冶炼工艺参数如表2所示。
表1槽钢的化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S V Als
1 0.167 0.13 0.82 0.008 0.004 0.026 0.018
2 0.176 0.22 0.78 0.009 0.003 0.024 0.028
3 0.146 0.16 0.99 0.007 0.001 0.014 0.017
4 0.124 0.21 0.93 0.006 0.002 0.028 0.023
5 0.137 0.19 0.88 0.005 0.003 0.032 0.027
6 0.189 0.23 0.73 0.006 0.004 0.016 0.026
表2主要冶炼工艺参数
实施例 过热度/℃ 二冷水比水量/m<sup>3</sup>/t 等轴晶比例/％
1 38 0.38 3.4
2 43 0.36 4.1
3 48 0.39 2.2
4 46 0.37 3.1
5 41 0.36 4.6
6 39 0.37 2.8
将冶炼后的钢水经连铸浇铸成铸坯，铸坯经加热、轧制、冷却等工艺制得槽钢。加热及轧制工艺参数如表3所示。
表3加热及轧制工艺参数
实施例 厚度 坡口角度 加热温度 保温时间 粗轧道 开轧温度 精轧道 终轧温度
1 34 46 1140 80 7 1065 7 880
2 23 53 1130 90 7 1075 7 875
3 46 58 1125 100 5 1055 5 900
4 39 42 1145 180 5 1070 7 880
5 43 38 1125 200 5 1060 5 890
6 29 33 1135 60 7 1055 7 865
本实施例中，槽钢的力学性能如表4所示。
表4本发明实施例钢的力学性能
Figure BDA0002514019900000051
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢，其特征在于，所述槽钢的化学成分按照重量百分比计为：C 0.124％～0.200％，Si 0.10％～0.25％，Mn 0.70％～0.88％，V 0.010～0.035，P≤0.010％，S≤0.005％，Als 0.015％～0.030％，余量为Fe及不可避免杂质；所述槽钢的腰部厚度为20～50mm，屈服强度为390MPa以上，断后延伸率为28.0％以上，-20℃冲击吸收能量为180J以上，-40℃冲击吸收能量为100J以上；
一种屈服强度355MPa级桥梁用槽钢的生产方法，包括冶炼、连铸、加热炉加热、轧制及冷却过程；具体过程为：
1)按照设定成分进行钢水冶炼，采用的冶炼工艺路线为：铁水预处理-转炉冶炼-LF炉精炼；
2)将步骤1)所得钢水经连铸制得铸坯；连铸时控制中间包过热度为35～50℃，二冷水比水量为0.35～0.40m3/t，保证铸坯断面等轴晶比例小于5.0％，铸坯尺寸为：宽×高＝(200～300)×(300～400)mm；
3)将步骤2)所得铸坯进行加热，加热温度为1120℃～1145℃，保温时间为30min～300min；
4)将步骤3)所得加热后的铸坯进行轧制，轧制工艺分为粗轧和精轧两个阶段，控制过程参数如下：
a)粗轧；将铸坯经5～7道次轧制成精轧用坯料，坯料尺寸为：长×宽×高＝(180～240)×(180～240)×(90～120)mm；粗轧开轧温度为1050℃～1080℃；
b)精轧；将步骤a)所得的坯料进行5～7道次轧制得到槽钢，终轧温度≥860℃；通过孔型轧制，在槽钢腿部外侧直接轧制出焊接用的坡口；
5)轧后冷却；将步骤4)所得槽钢空冷至80℃以下，然后矫直，即得槽钢成品。
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