CN112210719A - 一种低成本高性能q500桥梁钢及生产方法 - Google Patents

一种低成本高性能q500桥梁钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本高性能Q500桥梁钢，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.035%，Si：0.31%～0.40%，Mn：1.71%～1.80%，P≤0.015%，S≤0.0030%，Nb：0.030%～0.050%，V：0.020%～0.050%，Ti：0.010%～0.018%，Cr：0.70%～0.80%，Ni：0.10%～0.20%，残余Mo≤0.05%，Cu：0.10%～0.20%，B≤0.0005%，N≤0.0005%，Al：0.020%～0.050%。降低屈服强度的同时提升产品的抗拉强度，有效降低了产品的屈强比。

Description

一种低成本高性能Q500桥梁钢及生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种低成本高性能Q500桥梁钢及生产方法。
背景技术
高性能桥梁钢板Q500广泛用于公路桥、铁路桥、公铁两用桥，自从2010年后，在国家大力发展交通建设，桥梁用钢不断增加的背景下，大跨度的Q500级别桥梁用钢主要采用的正火钢板，正火热处理工艺冶炼工序成本在200元以上，还不包括转运的成本，且钢板在正火后会出现性能不稳定、焊接接头冲击功偏低、分层现象，或熔透角焊接层状撕裂等质量问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种低成本高性能Q500桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.035％，Si：0.31％～0.40％，Mn：1.71％～1.80％，P≤0.015％，S≤0.0030％，Nb：0.030％～0.050％，V：0.020％～0.050％，Ti：0.010％～0.018％，Cr：0.70％～0.80％，Ni：0.10％～0.20％，残余Mo≤0.05％，Cu：0.10％～0.20％，B≤0.0005％，N≤0.0005％，Al：0.020％～0.050％，余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明在精心研究国家桥梁结构钢GB/T 714标准后，通过独特的低碳微铌钛合金化桥梁成分设计，得到铁素体更多的组织结构，促进了产品软向组织的形成，有效提高二开及终轧温度，适当改判组织的晶粒度，通过水冷的条件，促进了碳化物及铬元素的组织转变，降低屈服强度的同时提升产品的抗拉强度，有效降低了产品的屈强比。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.030％，Si：0.31％～0.38％，Mn：1.71％～1.77％，P≤0.013％，S≤0.0020％，Nb：0.030％～0.040％，V：0.020％～0.030％，Ti：0.010％～0.016％，Cr：0.70％～0.75％，Ni：0.10％～0.15％，残余Mo≤0.05％，Cu：0.10％～0.15％，B≤0.0005％，N≤0.0005％，Al：0.020％～0.050％，余量为Fe和杂质。
前所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.025％，Si：0.33％～0.40％，Mn：1.73％～1.80％，P≤0.012％，S≤0.0020％，Nb：0.040％～0.050％，V：0.030％～0.040％，Ti：0.012％～0.018％，Cr：0.75％～0.80％，Ni：0.15％～0.20％，残余Mo≤0.05％，Cu：0.15％～0.20％，B≤0.0005％，N≤0.0005％，Al：0.020％～0.050％，余量为Fe和杂质。
前所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.035％，Si：0.31％～0.40％，Mn：1.71％～1.80％，P≤0.015％，S≤0.0030％，Nb：0.035％～0.045％，V：0.040％～0.050％，Ti：0.010％～0.018％，Cr：0.73％～0.78％，Ni：0.13％～0.18％，残余Mo≤0.05％，Cu：0.13％～0.18％，B≤0.0005％，N≤0.0005％，Al：0.020％～0.050％，余量为Fe和杂质。
前所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，钢板厚度为10～60mm
前所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，钢板显微组织包括多边形铁素体和20％～30％的贝氏体。
本发明的另一目的在于提供一种低成本高性能Q500桥梁钢的生产方法，不需要进行回火处理，包括以下步骤：
S1、采用KR法进行铁水预处理，入转炉铁水的S＜0.010％；
S2、预处理后的铁水扒渣干净后加入转炉，采用顶底复吹方式冶炼；
S3、钢水出钢结束后送至RH进行真空脱碳、去气去夹杂，真空时间20～30min；
S4、真空处理后的钢水送至LF进行精炼处理和脱氧合金化操作,合金化结束后进行钙处理净化钢水，通过静搅提升钢水纯净度；
S5、精炼后的钢水送至连铸机进行浇铸，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺，拉速0.6～1.3m/min；
S6、经过表检次合格后铸坯送至加热炉加热，加热温度1120～1140℃；
S7、采用TMCP轧制工艺进行轧制，粗轧制开轧温度1000～1100℃，二开温度控制820～990℃，终轧温度为820±20℃，采用超快冷冷却至580～690℃；
S8、轧制后的钢板送至缓冷坑进行缓冷24小时；
S9、堆冷后的钢板进行冷矫直，控制钢板不平度，剪切、标识、表检、探伤后入库。
本发明的有益效果是：
(1)本发明依据中国国家标准GB/T 714结构用桥梁钢，采用了低碳微铌钛合金化提高了产品柔韧性，采用高锰元素提高产品抗拉强度，保证产品具有良好屈强比，采用Cu元素提高产品的焊接性能，采用Ni元素提高高等级产品的冲击性能，以成分设计为基础，采用了TMCP轧制技术替代了传统的TMCP+回火工艺，有效降低了产品制造成本，大幅度了提高了企业竞争力；
(2)本发明中低温奥氏体化技术，降低了原始奥氏体晶粒度，保证了产品低温冲击韧性的稳定；
(3)本发明中通过控制二开温度及终轧温度，配合水冷工艺，有效降低了产品屈服强度保证了抗拉强度的稳定，稳定了产品屈强比的稳定；
(4)本发明中通过控制控冷工艺有效细化组织晶粒度，通过二开温度、入水温度保证组织转变，获得以多边形铁素体、20～30％的贝氏体为辅组织类型，通过钢板堆冷及冷矫直工艺，有效去除了钢板内应力，提高了产品二次加工性能稳定性；
(5)本发明中通过成分及工艺设计，有效降低了制造成本，成本比原始钢种制造成本降低300～500元/吨，有效提高了市场竞争力。
附图说明
图1为实施例1得到的钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。
具体实施方式
以下实施例提供的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其化学成分及质量百分比如表1所示，
表1各实施例钢板化学成分(wt％)
Figure BDA0002708098910000031
实施例1
钢板厚度为20mm，生产方法不需要进行回火处理，包括以下步骤：
S1、采用KR法进行铁水预处理，入转炉铁水的S＜0.010％；
S2、预处理后的铁水扒渣干净后加入转炉，采用顶底复吹方式冶炼；
S3、钢水出钢结束后送至RH进行真空脱碳、去气去夹杂，真空时间22min；
S4、真空处理后的钢水送至LF进行精炼处理和脱氧合金化操作,合金化结束后进行钙处理净化钢水，通过静搅提升钢水纯净度；
S5、精炼后的钢水送至连铸机进行浇铸，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺，拉速1.1m/min；
S6、经过表检次合格后铸坯送至加热炉加热，加热温度1126℃；
S7、采用TMCP轧制工艺进行轧制，粗轧制开轧温度1098℃，二开温度控制960℃，终轧温度为838℃，采用超快冷冷却至680℃；
S8、轧制后的钢板送至缓冷坑进行缓冷24小时，通过堆冷有效去除钢板内有害气体，减少钢板内应力，提高钢板二次加工性能；
S9、堆冷后的钢板进行冷矫直，控制钢板不平度，剪切、标识、表检、探伤后入库。
实施例2
钢板厚度为33mm，生产方法不需要进行回火处理，包括以下步骤：
S1、采用KR法进行铁水预处理，入转炉铁水的S＜0.010％；
S2、预处理后的铁水扒渣干净后加入转炉，采用顶底复吹方式冶炼；
S3、钢水出钢结束后送至RH进行真空脱碳、去气去夹杂，真空时间26min；
S4、真空处理后的钢水送至LF进行精炼处理和脱氧合金化操作,合金化结束后进行钙处理净化钢水，通过静搅提升钢水纯净度；
S5、精炼后的钢水送至连铸机进行浇铸，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺，拉速0.9m/min；
S6、经过表检次合格后铸坯送至加热炉加热，加热温度1133℃；
S7、采用TMCP轧制工艺进行轧制，粗轧制开轧温度1055℃，二开温度控制855℃，终轧温度为820℃，采用超快冷冷却至630℃；
S8、轧制后的钢板送至缓冷坑进行缓冷24小时，通过堆冷有效去除钢板内有害气体，减少钢板内应力，提高钢板二次加工性能；
S9、堆冷后的钢板进行冷矫直，控制钢板不平度，剪切、标识、表检、探伤后入库。
实施例3
钢板厚度为50mm，生产方法不需要进行回火处理，包括以下步骤：
S1、采用KR法进行铁水预处理，入转炉铁水的S＜0.010％；
S2、预处理后的铁水扒渣干净后加入转炉，采用顶底复吹方式冶炼；
S3、钢水出钢结束后送至RH进行真空脱碳、去气去夹杂，真空时间28min；
S4、真空处理后的钢水送至LF进行精炼处理和脱氧合金化操作,合金化结束后进行钙处理净化钢水，通过静搅提升钢水纯净度；
S5、精炼后的钢水送至连铸机进行浇铸，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺，拉速0.7m/min；
S6、经过表检次合格后铸坯送至加热炉加热，加热温度1139℃；
S7、采用TMCP轧制工艺进行轧制，粗轧制开轧温度1020℃，二开温度控制828℃，终轧温度为819℃，采用超快冷冷却至596℃；
S8、轧制后的钢板送至缓冷坑进行缓冷24小时，通过堆冷有效去除钢板内有害气体，减少钢板内应力，提高钢板二次加工性能；
S9、堆冷后的钢板进行冷矫直，控制钢板不平度，剪切、标识、表检、探伤后入库。
各实施例力学性能如表2所示，
表2各实施例钢板力学性能
Figure BDA0002708098910000051
由图1可见，钢板组织以块状铁素体为主，含有少量的贝氏体，组织均匀细小并且致密，有利于产品高强度、低屈强比、高韧性、易焊接、抗疲劳等性能。
综上，本发明采用TMCP轧制技术，应用短流程、低成本的制造方法，有效消除了钢板的内应力，满足了桥梁厂易焊接、高韧性、质量稳定的高性能桥梁钢板要求。通过成本优化，有效降低了产品制造成本，提高了企业的竞争能力，提高了企业制造利润率。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种低成本高性能Q500桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C≤0.035%，Si：0.31%～0.40%，Mn：1.71%～1.80%，P≤0.015%，S≤0.0030%，Nb：0.030%～0.050%，V：0.020%～0.050%，Ti：0.010%～0.018%，Cr：0.70%～0.80%，Ni：0.10%～0.20%，残余Mo≤0.05%，Cu：0.10%～0.20%，B≤0.0005%，N≤0.0005%，Al：0.020%～0.050%，余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C≤0.030%，Si：0.31%～0.38%，Mn：1.71%～1.77%，P≤0.013%，S≤0.0020%，Nb：0.030%～0.040%，V：0.020%～0.030%，Ti：0.010%～0.016%，Cr：0.70%～0.75%，Ni：0.10%～0.15%，残余Mo≤0.05%，Cu：0.10%～0.15%，B≤0.0005%，N≤0.0005%，Al：0.020%～0.050%，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C≤0.025%，Si：0.33%～0.40%，Mn：1.73%～1.80%，P≤0.012%，S≤0.0020%，Nb：0.040%～0.050%，V：0.030%～0.040%，Ti：0.012%～0.018%，Cr：0.75%～0.80%，Ni：0.15%～0.20%，残余Mo≤0.05%，Cu：0.15%～0.20%，B≤0.0005%，N≤0.0005%，Al：0.020%～0.050%，余量为Fe和杂质。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C≤0.035%，Si：0.31%～0.40%，Mn：1.71%～1.80%，P≤0.015%，S≤0.0030%，Nb：0.035%～0.045%，V：0.040%～0.050%，Ti：0.010%～0.018%，Cr：0.73%～0.78%，Ni：0.13%～0.18%，残余Mo≤0.05%，Cu：0.13%～0.18%，B≤0.0005%，N≤0.0005%，Al：0.020%～0.050%，余量为Fe和杂质。
5.根据权利要求1所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其特征在于：钢板厚度为10～60mm。
6.根据权利要求1所述的一种低成本高性能Q500桥梁钢，其特征在于：钢板显微组织包括多边形铁素体和20%～30%的贝氏体。
7.一种低成本高性能Q500桥梁钢的生产方法，其特征在于：应用于权利要求1-6任意一项，不需要进行回火处理，包括以下步骤：
S1、采用KR法进行铁水预处理，入转炉铁水的S＜0.010%；
S2、预处理后的铁水扒渣干净后加入转炉，采用顶底复吹方式冶炼；
S3、钢水出钢结束后送至RH进行真空脱碳、去气去夹杂，真空时间20～30min；
S4、真空处理后的钢水送至LF进行精炼处理和脱氧合金化操作,合金化结束后进行钙处理净化钢水，通过静搅提升钢水纯净度；
S5、精炼后的钢水送至连铸机进行浇铸，采用电磁搅拌及动态轻压下工艺，拉速0.6～1.3m/min；
S6、经过表检次合格后铸坯送至加热炉加热，加热温度1120～1140℃；
S7、采用TMCP轧制工艺进行轧制，粗轧制开轧温度1000～1100℃，二开温度控制820～990℃，终轧温度为820±20℃，采用超快冷冷却至580～690℃；
S8、轧制后的钢板送至缓冷坑进行缓冷24小时；
S9、堆冷后的钢板进行冷矫直，控制钢板不平度，剪切、标识、表检、探伤后入库。
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