CN113699449B - 一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板及其轧制方法 - Google Patents

一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板及其轧制方法 Download PDF

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Abstract

一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板及其轧制方法，属于钢种冶炼技术领域。该钢板的化学成分重量百分比包括：C：0.03～0.11％，Mn：0.5～0.8％，Si：0.40～0.80％，P：0.030～0.070％，S≤0.001％，Cr：0.48～0.80％、Ni：0.7～0.9％，Cu：0.30～0.40％，Als：0.010～0.045％。其余为Fe和不可避免的杂质元素；制备方法中ACC冷却采用头尾遮蔽三段式冷却的方式。该方法不采用热轧余热自回火方法，实现冷轧全新制备工艺，可提高薄规格超长钢板的耐腐蚀性能，钢板组织均一，具有优异的耐大气腐蚀性和优良的焊接性能，能满足桥梁、建筑、船舶、海洋平台等钢结构的对超长薄钢板的要求。

Description

一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板及其轧制方法
技术领域
本申请涉及钢铁冶炼技术领域，具体而言，涉及一种≤16mm超长薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板及其轧制方法。
背景技术
随着桥梁建设逐渐由内陆向近海、海洋发展，我国近来年建设了越来越多的跨海大桥，但相对于乡村地区和工业地区的大气环境，海洋环境对钢结构桥梁的腐蚀性更强，其原因为海洋大气中夹带着大量微细的海盐颗粒，这些海盐粒子溶于钢铁表层的水膜中，使水膜变成腐蚀性很强的电解质，加速了腐蚀的进行。同时随着桥梁跨度的不断增大，桥梁钢结构的制造均采用焊接方式，耐候结构钢因添加了多种合金元素，往往碳当量较高，焊接性受到较大的影响，通常的做法为尽量在满足耐腐蚀标准的前提下，尽量少添加耐腐蚀元素，这就导致了焊接性能和耐腐蚀性能不能兼得，且焊缝区域通常为钢结构最为薄弱的环节。因此为减少焊缝又需要钢板宽度、长度增加，但钢板长度的增加，对钢厂来说，如何保证钢板板形和性能的均匀性是一个较大的考验。特别是对于中厚板企业生产厚度≤16mm的超长钢板时，板形和均匀性始终是最突出的问题，目前国内解决此问题的办法为采用热轧卷板生产，借助于多机架连续轧制和轧后立即卷曲的方法，利用余热自回火降低钢中的应力。但卷板加工时需开平，钢板存在应力，对制造厂造成较大的成本和质量压力。
现有技术一：一种超厚高韧性耐候桥梁钢板，钢板包括下述重量百分百含量的元素：C：0.03～0.11％，Mn：0.3～1.1％，Si：0.10～0.50％，P：0.020～0.030％，S≤0.001％，Cr：0.4～0.7％，Ni：0.3～0.6％，Cu：0.2～0.5％，Ca≥0.0015％，Als：0.010～0.045％，N：0.0020～0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，耐大气腐蚀指数I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)－7.29(％Cu)(％Ni)－9.10(％Ni)(％P)－33.39(％Cu)2≥6.5。但是该钢种成分适合超厚钢板，C、Ni、Cu等成分及耐大气腐蚀指数I在上述范围，已经无法满足薄且长的钢板对耐腐蚀性及钢板组织均匀性的要求。
现有技术二：一种极限低温下韧性优疲劳性强的桥梁钢，其特征在于：所述桥梁钢的化学成分重量百分比为：C：0.034～0.084％，Si：1.20～1.90％，Mn：1.95～2.35％，P：≤0.009％，S：≤0.003％，Nb：≤0.030％，Cu：0.25～0.45％，Cr：0.55～0.75％，Ni：1.00～1.70％，Al：0.015～0.045％，Re：0.02～0.05％，且Cu、Cr和Ni满足：Cu+Cr+Ni≤2.91％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。但是该钢种成分适合极限低温下韧性优疲劳性强，为了满足极低温性能，采用了Ni含量控制1.0％以上是必要，导致其无法满足薄且长的钢板对耐腐蚀性及钢板组织均匀性的要求。
根据以上存在问题，针对薄且长的桥梁用钢板亟待改进，以实现≤16mm超长薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的制备，使其满足耐腐蚀性及组织均匀性要求。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板及制备方法，不采用热轧余热自回火方法，实现冷轧全新制备工艺，可提高薄规格超长钢板的耐腐蚀性能，钢板组织均一，具有优异的耐大气腐蚀性和优良的焊接性能，能满足桥梁、建筑、船舶、海洋平台等钢结构的对超长薄钢板的要求。
本申请是这样实现的：
在第一方面，本申请的示例提供了一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板，所述钢板的化学成分重量百分比包括：
C：0.03～0.11％，Mn：0.5～0.8％，Si：0.40～0.80％，P：0.030～0.070％，S≤0.001％，Cr：0.48～0.80％、Ni：0.7～0.9％，Cu：0.30～0.40％，Als：0.010～0.045％。其余为Fe和不可避免的杂质元素；
碳当量：CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.42％；
耐大气腐蚀指数I＝26.01*％Cu+3.88*％Ni+1.20*％Cr+1.49*％Si+17.28*％P-7.29*％Cu*％Ni-9.10*％Ni*％P-33.39*％Cu2≥7.0。
一些示例中，优选地，
耐大气腐蚀指数I＝26.01*％Cu+3.88*％Ni+1.20*％Cr+1.49*％Si+17.28*％P-7.29*％Cu*％Ni-9.10*％Ni*％P-33.39*％Cu2的范围为7.0～8.5。
一些示例中，所述钢板常温下的抗拉强度≥510MPa，头中尾强度差值≤30MPa，延伸率≥20％，-40℃纵向冲击功≥180J；所述钢板的厚度范围为6mm～16mm，长度范围50m～58m。
在第二方面，本申请的示例提供了一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，用于制造上述钢板，包括铸坯加热、轧制、预矫直、ACC冷却。
所述ACC冷却，采用头尾遮蔽三段式冷却的方式，头部遮蔽设定距离，所述钢板通过所述头部遮蔽距离后开启冷却水，冷却水量10L/s～15L/s，开始冷速为3℃/s～8℃/s，而后持续均匀减少水量，在距钢板尾部0.8m～1.2m位置冷却水冷速降至2℃/s～6℃/s，至钢板尾部遮蔽设定距离后至终冷温度，关闭冷却水，所述钢板经矫平后在空气中冷却至室温。
一些示例中，所述头部遮蔽设定距离0.4m～0.6m，钢板所述尾部遮蔽设定距离0.4m～0.6m。
一些示例中，所述终冷温度为400℃～600℃。
一些示例中，所述铸坯加热为对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1150℃～1250℃，加热速率为8min/cm～11min/cm。
一些示例中，所述轧制采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺，所述粗轧阶段采用慢速大压下，保证每一道次压下量大于20mm，开轧温度在1100℃～1125℃，终轧温度控制在大于1050℃，轧制速度≤2.0m/s，轧制停止厚度为成品厚度的2.5～3.5倍。
一些示例中，所述粗轧阶段后进行中间水冷，采用头尾遮蔽冷却至精轧开轧温度，所述头尾遮蔽具体为0.4m～0.6m。
一些示例中，所述精轧阶段，冷却水开口度按照15％～20％控制，开轧温度880℃～993℃，轧制过程中不打高压水，轧制速度＞3.5m/s，所述精轧阶段的终轧温度控制为750～800℃。
本申请的有益效果包括：
Cu、Cr和Ni成分合理设计，以及碳当量、耐大气腐蚀指数等性能指标严格限定Cu、Cr和Ni成分选择，是薄板长钢板在轧制后的组织均匀，耐腐蚀性能优良的前提，无稀土元素的成分设计路线，通过Ni适当提高、Cr、Cu优化等成分调整，实现了钢板成分的合理控制。通过粗轧精轧中间头尾遮蔽冷却以及ACC头尾遮蔽三段式冷却的变冷速冷却制度控制，充分保证了薄板长钢板全长度组织的均匀性。
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。
本申请提出一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板，所述钢板的化学成分重量百分比包括：
C：0.03～0.11％，Mn：0.5～0.8％，Si：0.40～0.80％，P：0.030～0.070％，S≤0.001％，Cr：0.48～0.80％、Ni：0.7～0.9％，Cu：0.30～0.40％，Als：0.010～0.045％。其余为Fe和不可避免的杂质元素。
为实现上述目的，本发明提出一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板，其组分及重量百分比含量应符合以下公式：
碳当量：CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.42％；
耐大气腐蚀指数I＝26.01*％Cu+3.88*％Ni+1.20*％Cr+1.49*％Si+17.28*％P-7.29*％Cu*％Ni-9.10*％Ni*％P-33.39*％Cu2≥7.0。
一些示例中，优选地，
耐大气腐蚀指数I＝26.01*％Cu+3.88*％Ni+1.20*％Cr+1.49*％Si+17.28*％P-7.29*％Cu*％Ni-9.10*％Ni*％P-33.39*％Cu2的范围为7.0～8.5。
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，同时C含量的增加导致了碳化物析出的增多并降低了Cr对致密锈层形成的促进作用，会降低钢的耐大气腐蚀能力。C含量在0.12％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0.03～0.11％，优选地：0.042～0.095％、0.072～0.088％，在该范围内通过选择更高的C含量，能更有效的提高强度的同时提高钢板的焊接性能，且不降低韧性，保证组织的均匀性。
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。钢中加入Mn，与S形成塑性MnS夹杂物，在轧制过程中延伸造成钢板各项异性增大。且Mn含量超过1.0％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0.5～0.8％。优选地，Mn含量范围为0.65～0.78％，在该范围内优选可进一步提高钢的屈服强度和焊接性，且具有良好的组织均匀性。
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0.40～0.80％。优选地，Si含量范围控制为0.45～0.75％，在该范围内优选可进一步综合调整低屈强比、高韧性和高塑性，且具有良好的组织均匀性。
P：P是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，当P和Cu联合加入时，显示出更好的复合效应。在大气腐蚀条件下，钢中的P是阳极去极化剂，能加速钢的均匀腐蚀和Fe2+的氧化速度，有助于在表面形成均匀致密的α-FeOOH，使钢减少大气的腐蚀。因此本发明中控制P含量范围为0.030～0.070％。
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，对钢的耐候性不利，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，提高了钢的耐大气腐蚀性能，因此本发明控制S含量范围为S≤0.001％。
Cr：Cr能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，当钢中Cr含量达到0.4％以上，可获得良好的耐大气腐蚀。但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0.4～0.8％；优选地，Cr含量范围控制为0.48～0.78％，提供了更优的耐腐蚀性能；Cr含量范围控制为0.55～0.64％，提供了更优的抗拉强度性能等性能的均匀性以及组织均匀性。
Cu：能提高强度和韧性。铜是耐腐蚀钢中耐蚀作用最为突出的合金元素，无论在工业大气、海洋大气或农村大气中，铜钢的耐蚀性能比普通碳钢都有不同程度的提高。因此，Cu的选取范围为：0.30～0.40％。优选地，Cu的选取范围为：0.32～0.38％，提供了更优的耐腐蚀性能；进一步地，Cu的选取范围为：0.32～0.34％，提供了更优的抗拉强度性能等性能的均匀性以及组织均匀性。
Ni：能与铁以任何比例互熔，通过细化铁素体晶粒来改善钢的低温韧性，可以明显降低钢板的低温韧脆转变温度。同时，Ni还具备优良的抗氯离子腐蚀性能，本发明钢将Ni含量设定在0.7％～1.0％。优选地，Ni的选取范围为：0.76～0.92％，提供了更优的耐腐蚀性能；进一步地，Ni的选取范围为：0.81～0.92％，提供了更优的屈服强度性能等性能的均匀性以及组织均匀性。
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％。
Cu、Cr和Ni成分合理设计，以及碳当量、耐大气腐蚀指数等性能指标严格限定Cu、Cr和Ni成分选择，使薄板长钢板在轧制后的组织均匀，耐腐蚀性能优良的前提，无稀土元素的成分设计路线，通过Ni适当提高、Cr、Cu优化等成分调整，实现了钢板成分的合理控制。按照上述组分及重量百分比含量制造的所述一种的薄规格超耐大气腐蚀桥梁单轧钢板，所述钢板常温下的抗拉强度≥510MPa，头中尾强度差值≤30MPa，延伸率≥20％，-40℃纵向冲击功≥180J；所述钢板的厚度范围为6mm～16mm，长度范围50mm～58mm，得到的组织均匀，能满足耐候桥梁等耐候结构用钢的性能要求。
在第二方面，本申请的示例提供了一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，用于制造上述钢板，包括铸坯加热、轧制、预矫直、ACC冷却等步骤，具体如下：
1)铸坯加热：对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1150℃～1250℃，可选为1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃等，加热速率为8min/cm～11min/cm，可选为8min/cm、9min/cm、10min/cm、11min/cm等。均热段温度及加热速率控制，可防止奥氏体晶粒粗化后严重影响韧性，同时保证足够的均热时间，使钢种的元素偏析等得到充分扩散均匀化，可确保Cu、Cr和Ni成分合理设计条件下，铸坯无开裂等缺陷产生，铸坯加热更均匀，组织变化一致。
2)轧制：钢坯出炉后经除鳞后即开始轧制，轧制采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺，所述粗轧阶段采用慢速大压下，保证每一道次压下量大于20mm(可选为21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm等)，开轧温度在1100℃～1125℃(可选为1100℃、1109℃、1113℃、1117℃、1121℃、1123℃、1125℃等)，终轧温度控制在大于1050℃(可选为1051℃、1057℃、1061℃、1063℃、1065℃等)，轧制速度≤2.0m/s(可选为2.0m/s、1.8m/s、1.5m/s、1.3m/s、1.1m/s、0.9m/s等)，轧制停止厚度为成品厚度的2.5～3.5倍(可选为2.5、2.7、2.9、3.1、3.4、3.5等)。粗轧阶段后进行中间水冷，采用头尾遮蔽冷却至精轧开轧温度，头尾遮蔽具体为0.4m～0.6m(可选为0.4m、0.5m、0.6m等)。
所述精轧阶段，减少辊道、轧机辊身冷却水，冷却水开口度按照15％～20％控制(可选为15％、16％、17％、18％、19％、20％等)，开轧温度880℃～993℃(可选为880℃、884℃、887℃、889℃、991℃、992℃、993℃等)，轧制过程中不打高压水，轧制过程快速不停顿，轧制速度＞3.5m/s(可选为3.6m/s、3.7m/s、3.8m/s、3.9m/s等)，所述精轧阶段的终轧温度控制为750～800℃(可选为750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃等)，从而细化晶粒，提高钢的强度和韧性。
轧制工艺，在粗轧阶段采用大压下，使得奥氏体再结晶后回复充分，保证奥氏体晶粒均匀细化；并控制开轧温度在较高温度，能进一步细化晶粒。通过头尾遮蔽的中间水冷装置，降低精轧开轧前钢板板面纵向温度差，同时加快冷却，在上线表层形成稍硬层，有利于二阶段轧制时轧制变形向心部传递。在精轧阶段减少辊道、轧机辊身冷却水，冷却水开口度按照15～20％控制，轧制过程中不打高压水，以尽可能的降低轧制过程中钢板上下表面、纵向的温度差。轧制过程不停顿，一方面减少钢板不同位置因散热导致的温度不均匀性，另一方面，晶粒因轧制变形得到累计，轧制不停顿保证厚度方向的晶粒变形一致，保证轧后晶粒的均匀细小。
3)预矫直、ACC冷却(即梯度层流冷却方式)：钢板轧制完成后进行预矫直，保证钢板平直，而后进入ACC冷却装置，ACC冷却采用头尾遮蔽三段式冷却的方式，头部遮蔽设定距离0.4m～0.6m(可选为0.4m、0.5m、0.6m等)，所述钢板通过所述头部遮蔽距离后开启冷却水，冷却水量10L/s～15L/s(可选为10L/s、11L/s、12L/s、13L/s、14L/s、15L/s等)，开始冷速为3℃/s～8℃/s(可选为3℃/s、4℃/s、5℃/s、6℃/s、7℃/s、8℃/s等)，而后持续均匀减少水量，在距钢板尾部0.8m～1.2m(可选为0.8m、0.9m、1.0m、1.1m、1.2m等)位置冷却水冷速降至2℃/s～6℃/s(可选为2℃/s、3℃/s、4℃/s、5℃/s、6℃/s等)，至钢板尾部遮蔽设定距离0.4m～0.6m(可选为0.4m、0.5m、0.6m等)后至终冷温度400℃～600℃(可选为400℃、410℃、430℃、460℃、490℃、500℃、520℃、540℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃等)，关闭冷却水，所述钢板经矫平后在空气中冷却至室温。通过头尾遮蔽提高钢板头中尾的冷却均匀性，头部遮蔽后采用，大冷却水量、快冷速，在尾部遮蔽前合适距离采用降低的冷速进行冷却，通过控制不同段的速度的变速度精确进行控制，进一步优化性能作用，提高薄规格钢板的均匀性。尤其是通过粗轧精轧中间头尾遮蔽冷却以及ACC头尾遮蔽三段式冷却的变冷速冷却制度控制，对保证薄板长钢板全长度组织的均匀性起到了更优的效果。通过冷却速度的增加以增大奥氏体转变的过冷度，提升相变驱动能，有利于促进相变时新相的形核，有利于新相晶粒的细化，提供钢板的强度和韧性。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量如表1所示。
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法的步骤为：
选用的连铸板坯尺寸为230mm*1800mm*4.66m；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1195℃，加热速率为8.3min/cm；
采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，钢坯出炉后经除鳞后即开始轧制，开轧温度在1105℃，终轧温度控制1062℃，轧制速率为1.75～1.95m/s，轧制停止厚度为成品厚度的2.5倍，为40mm；而后进行中间水冷装置，采用头尾遮蔽0.52m冷却至精轧开轧温度。
精轧时，冷却水开口度按照17％控制，精轧的开轧温度872℃，轧制过程中不打高压水，轧制过程不停顿，轧制速度4.2m/s，精轧的终轧温度控制为788℃，轧制钢板长度为54.2m；
钢板轧制完成后进行预矫直，保证钢板平直，而后进入ACC冷却装置，采用头尾遮蔽的方式，钢板通过头部遮蔽0.5m后开启冷却水，冷却水量11.2L/s，开始冷速为3.6℃/s，而后持续减少水量，在距钢板尾部1m位置冷却水冷速降至2.4℃/s，至尾部遮蔽0.5m以内关闭冷却水，终冷温度为578℃，钢板经矫平后在空气中冷却室温。
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16mm*2220mm，所述钢板的力学性能如表2所示。
实施例2
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量如表1所示。
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法的步骤为：
选用的连铸板坯尺寸为230*2200mm*3.26m；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1174℃，加热速率为9.1min/cm；
采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，钢坯出炉后经除鳞后即开始轧制，开轧温度在1118℃，终轧温度控制1075℃，轧制速率为1.8～2.0m/s，轧制停止厚度为成品厚度的2.9倍，为35mm；而后进行中间水冷装置，采用头尾遮蔽0.48m冷却至精轧开冷温度。
精轧时，冷却水开口度按照19％控制，精轧的开轧温度895℃，轧制过程中不打高压水，轧制过程不停顿，轧制速度4.5m/s，精轧的终轧温度控制为762℃，轧制钢板长度为56.4m；
钢板轧制完成后进行预矫直，保证钢板平直，而后进入ACC冷却装置，采用头尾遮蔽的方式，钢板通过头部遮蔽0.5m后开启冷却水，冷却水量10.6L/s，开始冷速为6.0℃/s，而后持续减少水量，在距钢板尾部1m位置冷却水冷速降至3.2℃/s，至尾部遮蔽0.5m以内关闭冷却水，终冷温度为565℃，钢板经矫平后在空气中冷却室温。
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12mm *2432mm，所述钢板的力学性能如表2所示。
实施例3
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量如表1所示。
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法的步骤为：
选用的连铸板坯尺寸为200*1800mm*3.13m；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1156℃，加热速率为8.4min/cm；
采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，钢坯出炉后经除鳞后即开始轧制，开轧温度在1120℃，终轧温度控制1062℃，轧制速率为1.57～1.89m/S，轧制停止厚度为成品厚度的3倍，为30mm；而后进行中间水冷装置，采用头尾遮蔽0.55m冷却至精轧开冷温度。
精轧时，冷却水开口度按照15％控制，精轧的开轧温度990℃，轧制过程中不打高压水，轧制过程不停顿，轧制速度3.9m/s，精轧的终轧温度控制为754℃，轧制钢板长度为52.4m；
钢板轧制完成后进行预矫直，保证钢板平直，而后进入ACC冷却装置，采用头尾遮蔽的方式，钢板通过头部遮蔽0.5m后开启冷却水，冷却水量12.9L/s，开始冷速为5.1℃/s，而后持续减少水量，在距钢板尾部1m位置冷却水冷速降至2.4℃/s，至尾部遮蔽0.5m以内关闭冷却水，终冷温度为598℃，钢板经矫平后在空气中冷却室温。
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 *2150mm，所述钢板的力学性能如表2所示。
实施例4
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量如表1所示。
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法的步骤为：
选用的连铸板坯尺寸为180*2000mm*3.03m；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1234℃，加热速率为9min/cm；
采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，钢坯出炉后经除鳞后即开始轧制，开轧温度在1110℃，终轧温度控制1052℃，轧制速率为1.68～2.0m/s，轧制停止厚度为成品厚度的3.5倍，为28mm；而后进行中间水冷装置，采用头尾遮蔽0.58m冷却至精轧开冷温度。
精轧时，冷却水开口度按照20％控制，精轧的开轧温度884℃，轧制过程中不打高压水，轧制过程不停顿，轧制速度5.0m/s，精轧的终轧温度控制为762℃，轧制钢板长度为57.8m；
钢板轧制完成后进行预矫直，保证钢板平直，而后进入ACC冷却装置，采用头尾遮蔽的方式，钢板通过头部遮蔽0.5m后开启冷却水，冷却水量13.4L/s，开始冷速为6.2℃/s，而后持续减少水量，在距钢板尾部1m位置冷却水冷速降至3.0℃/s，至尾部遮蔽0.5m以内关闭冷却水，终冷温度为545℃，钢板经矫平后在空气中冷却室温。
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8mm*2350mm，所述钢板的力学性能如表2所示。
实施例5
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量如表1所示。
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法的步骤为：
选用的连铸板坯尺寸为160*2200mm*2.42m；
对连铸板坯加热，且控制均热段温度为1248℃，加热速率为9.6min/cm；
采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺对钢板进行轧制，粗轧阶段采用大压下，钢坯出炉后经除鳞后即开始轧制，开轧温度在1125℃，终轧温度控制1067℃，轧制速率为1.54～1.85m/s，轧制停止厚度为成品厚度的3.3倍，为20mm；而后进行中间水冷装置，采用头尾遮蔽0.6m冷却至精轧开冷温度。
精轧时，冷却水开口度按照15％控制，精轧的开轧温度898℃，轧制过程中不打高压水，轧制过程不停顿，轧制速度5.7m/s，精轧的终轧温度控制为751℃，轧制钢板长度为55.4m；
钢板轧制完成后进行预矫直，保证钢板平直，而后进入ACC冷却装置，采用头尾遮蔽的方式，钢板通过头部遮蔽0.5m后开启冷却水，冷却水量11.8L/s，开始冷速为7.8℃/s，而后持续减少水量，在距钢板尾部1m位置冷却水冷速降至5.8℃/s，至尾部遮蔽0.5m以内关闭冷却水，终冷温度为551℃，钢板经矫平后在空气中冷却室温。
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6mm*2560mm，所述钢板的力学性能如表2所示。
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％)
实施例 C Mn Si P S Cr Ni Cu Als I CEV
1 0.058 0.65 0.52 0.040 0.0008 0.64 0.82 0.32 0.025 8.1 0.37
2 0.088 0.71 0.45 0.053 0.0007 0.49 0.75 0.40 0.026 7.2 0.38
3 0.042 0.78 0.40 0.067 0.0009 0.78 0.81 0.38 0.015 8.2 0.41
4 0.072 0.55 0.75 0.032 0.0005 0.55 0.76 0.34 0.036 8.2 0.35
5 0.095 0.80 0.68 0.045 0.0003 0.48 0.87 0.35 0.019 8.2 0.41
表2本发明各实施例中钢板的力学性能组织列表
Figure BDA0003233920370000161
Figure BDA0003233920370000171
从表2中可以看出，所述本发明所得到的一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板，进行常温拉伸试验和-40℃纵向冲击试验，其结果：所述钢板常温下的抗拉强度≥510MPa，头中尾强度差值≤30MPa，延伸率≥20％，-40℃纵向冲击功≥180J，得到的组织均匀，具有良好均匀性，优异的耐大气腐蚀性和优良的焊接性能，能满足桥梁、建筑、船舶、海洋平台等钢结构的制造要求。
对比例一
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量如表3所示。该薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法与实施例一基本相同。采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，所述钢板的力学性能如表4所示。
表3本发明对比例中的化学组分及重量百分比含量列表(wt％)
对比例 C Mn Si P S Cr Ni Cu Als
1 0.10 0.6 0.55 0.037 0.001％ 0.24％ 0.28％ 0.34％ 0.015％
对比例二
一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法得到钢板的组分及其重量百分比含量同实施例一。薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法的步骤与实施例一基本相同，其区别仅在于：
所述ACC冷却，采用头尾遮蔽式(0.5m)冷却的方式，冷速为8℃/s至终冷温度，关闭冷却水，所述钢板经矫平后在空气中冷却至室温。
采用上述元素组分含量及加工工艺步骤制造的钢板，所述钢板的力学性能如表4所示。
表4本发明各对比例中钢板的力学性能组织列表
Figure BDA0003233920370000181
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以上内容对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以上对提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分重量百分比包括：
C：0.03~0.11%，Mn：0.5~0.8%，Si：0.40~0.80%，P：0.030~0.070%，S≤0.001%，Cr：0.48~0.78%、Ni：0.7~0.9%，Cu：0.30~0.40%，Als：0.010～0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；
碳当量：CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.42%；
耐大气腐蚀指数I=26.01*%Cu+3.88*%Ni+1.20*%Cr+1.49*%Si+17.28*%P-7.29*%Cu*%Ni-9.10*%Ni*%P-33.39*%Cu2的范围为8.1~8.5；
所述钢板常温下的抗拉强度≥510MPa，头中尾强度差值≤30MPa，延伸率≥20%，-40℃纵向冲击功≥180J；所述钢板的厚度范围为6mm~16mm，长度范围50m~58m。
2.一种薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，用于制造权利要求1所述钢板，包括铸坯加热、轧制、预矫直、ACC冷却，其特征在于：
所述ACC冷却，采用头尾遮蔽三段式冷却的方式，头部遮蔽设定距离0.4m~0.6m，所述钢板通过所述头部遮蔽距离后开启冷却水，冷却水量10L/s~15L/s，开始冷速为3℃/s~8℃/s，而后持续均匀减少水量，在距钢板尾部0.8m~1.2m位置冷却水冷速降至2℃/s~6℃/s，至钢板尾部遮蔽设定距离0.4m~0.6m后至终冷温度，关闭冷却水，所述钢板经矫平后在空气中冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，其特征在于，所述终冷温度为400℃~600℃。
4.根据权利要求2所述的薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，其特征在于，所述铸坯加热为对连铸板坯加热，且控制均热段温度在1150℃~1250℃，加热速率为8min/cm~11min/cm。
5.根据权利要求2所述的薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，其特征在于，所述轧制采用粗轧和精轧两阶段的控轧轧制工艺，所述粗轧阶段采用慢速大压下，保证每一道次压下量大于20mm，开轧温度在1100℃~1125℃，终轧温度控制在大于1050℃，轧制速度≤2.0m/s，轧制停止厚度为成品厚度的2.5~3.5倍。
6.根据权利要求5所述的薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，其特征在于，所述粗轧阶段后进行中间水冷，采用头尾遮蔽冷却至精轧开轧温度，所述头尾遮蔽具体为0.4m~0.6m。
7.根据权利要求5所述的薄规格耐大气腐蚀桥梁单轧易焊接钢板的轧制方法，其特征在于，所述精轧阶段，冷却水开口度按照15%~20%控制，开轧温度880℃~993℃，轧制过程中不打高压水，轧制速度＞3.5m/s，所述精轧阶段的终轧温度控制为750~800℃。
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