一种高性能的宽规格桥梁钢板的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于低碳结构钢控制轧制技术领域，特别是提供了一种高性能的宽规格桥 梁钢板的生产方法，一种5~54mm具有高强度、良好低温韧性及厚度方向性能的宽规格桥 梁钢板的生产方法，用于大宽度桥梁的杆件及箱梁等制造。通过低硫含量的成分控制及无 展宽的轧制工艺保证钢板具有高强度、高韧性及良好的厚度方向性能。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国桥梁建设项目无论在跨度上还是在建设规模上，都实现了重大的突 破。以斜拉桥为例，苏通长江大桥主跨达1088米，使我国公路用斜拉桥的主跨长度跨越到 了千米级别。正在规划建设的沪通长江大桥是一座下层为四线铁路、上层为双向六车道高 速公路的双塔五跨斜拉桥，主跨为1092米，是世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥。桥梁跨 度的增加，导致对宽规格桥梁钢板的需求日益增加，同时伴随着桥梁载荷的增加，对钢板 性能要求日益提高，在强度要求提高的同时，对钢板低温韧性及厚度方向性能提出了更高 要求，保证钢板沿厚度方向受力时具有良好的抗层状撕裂能力。本发明提供了一种厚度 5-54_、宽度最大到3900mm的具有高强度、高韧性及良好厚度方向性能的桥梁钢板生产方 法。
[0003] 南京钢铁股份有限公司申请的公开号为CN103614630A发明专利一种高强桥梁用 钢及其制备方法、鞍钢股份有限公司申请的公开号为102400055A -种低成本屈强比可控 尚强度尚初性钢板及其制造方法，这两个专利均提供一种尚强尚初性的桥梁钢生广方法， 成分设计与本发明一样均采用低碳添加合金的成分体系，但以上两个专利均未对钢板的厚 度方向性能（即Z向断面收缩率）有所研宄，本发明通过无展宽的轧制工艺设计，大幅度的 提高了钢板厚度方向性能，满足了工程需求，是本发明的最大创新点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种高性能的宽规格桥梁钢板的生产方法，该钢板厚度 5-54mm，宽度最大达3900mm，具有良好低温韧性及厚度方向性能。成分上通过S < 0. 0020% 以控制MnS夹杂的数量，工艺上通过无展宽轧制，提高纵轧总变形量及道次压下量，改善 钢板心部质量，提高钢板厚度方向性能及低温韧性。
[0005] 本发明桥梁钢板的生产工艺步骤及在工艺中控制的技术参数如下：
[0006] (1)冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼；采用LF炉和RH炉真空 处理，降低〇、H等有害气体以及S的含量，O含量控制在15ppm以下，H含量在I. 5ppm以下， S含量不大于20ppm ;通过极低的S含量控制，降低连铸还心部MnS夹杂的数量，改善铸还心 部质量；
[0007] (2)连铸工艺：设计连铸坯坯型尺寸，厚度规格为300mm，宽度在1800-2400mm，铸 还长度等于合同中钢板宽度+IOOmm ;
[0008] (3)加热工艺：钢坯冷装入炉，加热温度在1150°C~1250°C之间，加热时间在 220min~300min，出炉后进行高压水除鳞；
[0009] (4)轧制工艺：采用双机架两阶段控轧工艺，粗轧阶段，在粗轧机前转钢，使铸坯 长度方向作为钢板宽度方向，取消展宽阶段，连续轧制到2倍终轧厚度后放钢，精轧机前待 温，精轧开轧温度800~950°C，终轧温度在770°C~870°C之间，乳后进ACC水冷，终冷温度 < 550 0C ；
[0010] 钢板的化学成分质量百分比：C为彡（λ IOwt %，Si为(λ 20~(λ 50wt %，Mn 为 I. 00 ~I. 80wt % 的，P 彡 0· 015wt %，S 彡 0· 0020wt %，Al 为 0· 020 ~0· 05wt %， Nb ^ 0. 06wt %, Ti ^ 0. 02wt %, Cu ^ 0. 40wt %, Cr ^ 0. 40wt %, Ni ^ 0. 50wt %, Mo < 0. 4wt %，其余为Fe和不可避免杂质。
[0011] 钢板屈服强度达到彡460MPa，抗拉强度彡590MPa，-40°C心部纵向冲击功彡120J， Z向断面收缩率多55%，能够满足桥梁钢对强度、低温冲击及抗层状撕裂性能要求。
[0012] 采用该方法的依据是：生产高性能宽规格钢板时，由于连铸坯展宽及展宽后纵轧 时轧机的轧制力及扭矩较小，导致钢板心部变形不充分，钢板心部韧性及厚度性能较差，本 发明成分上通过低S彡0. 0020%的设计，减少连铸坯心部MnS夹杂数量；乳制工艺上，通过 坯型设计，取消展宽，提高了粗轧阶段的总变形量及道次变形量，有利于提高钢板心部变形 程度，改善钢板心部韧性及厚度方向性能，提高其抗层状撕裂的能力。
[0013] 本发明的一种高性能的宽规格桥梁钢生产方法具有如下优点：
[0014] 1)成分上控制SS 0.0020%以控制MnS夹杂数量，轧制工艺采用无展宽轧制，明 显的提高了宽规格钢板粗轧道次变形量，改善了钢板心部质量，相比于传统的展宽-转 钢-纵轧工艺，在成本没有增加的条件下，大幅度的改善了钢板心部韧性及厚度方向性能， 满足大跨度桥梁工程中宽规格钢板对厚度方向性能的严格要求；
[0015] 2)在本发明设计的工艺条件下，5-54mm的桥梁钢板屈服强度彡460MPa，抗拉强度 多590MPa，-40°C心部冲击功多120J，Z向断面收缩率多55%，各项力学性能指标良好。
【附图说明】
[0016] 图1为54_厚钢板采用无展宽轧制厚度1/4处金相组织示意图。
[0017] 图2为54_厚钢板采用无展宽轧制厚度心部金相组织示意图。
[0018] 图3为40_厚钢板采用无展宽轧制厚度1/4处金相组织示意图。
[0019] 图4为40_厚钢板采用无展宽轧制厚度心部金相组织示意图。
【具体实施方式】 [0020] 实施例1
[0021] 按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了 54mm厚3900mm宽桥梁钢板的实 例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸300mmX2000mmX4000mm，成品钢 板尺寸为54mmX 4000mmX L (长度），冷装，加热温度1190°C，双机架两阶段控轧，粗轧阶段， 在粗轧机前转钢，使连铸坯长度作为钢板宽度，连续轧制至待温厚度IlOmm放钢，精轧开轧 温度860°C，终轧温度810°C，乳后水冷，终冷温度500°C。钢板化学成分见表1，力学性能见 表2,金相组织见附图1。
[0022] 表1 54mm钢板的化学成分（重量，％ )
[0023]
[0024] 表2力学性能检验结果
[0025]
[0026] 实施例2
[0027] 按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了 40mm厚3800mm宽桥梁钢板的实 例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸300mmX2000mmX3900mm，成品钢 板尺寸为40mmX 3800mmX L (长度），冷装，加热温度1190°C，双机架两阶段控轧，粗轧阶段， 在粗轧机前转钢，使连铸坯长度作为钢板宽度，连续轧制至待温厚度IlOmm放钢，精轧开轧 温度875°C，终轧温度820°C，待温厚度为90mm，轧后水冷，终冷温度520°C。钢板化学成分 见表3,力学性能见表4,金相组织见附图2。
[0028] 表3 40mm钢板的化学成分（重量，％ )
[0029]
[0030] 表4力学性能检验结果
[0031]
【主权项】
1. 一种高性能的宽规格桥梁钢生产方法，其特征在于：工艺步骤及控制的技术参数如 下： (1) 冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼；采用LF炉和RH炉真空处理， 降低0、H等有害气体以及S的含量，O含量控制在15ppm以下，H含量在I. 5ppm以下，S含 量不大于20ppm; (2) 连铸工艺：设计连铸坯坯型尺寸，厚度规格为300mm，宽度在1800-2400mm; (3) 加热工艺：钢坯冷装入炉，加热温度在1150 °C~1250 °C之间，加热时间在 220min~300min，出炉后进行高压水除鳞； (4) 轧制工艺：采用双机架两阶段控轧工艺，粗轧阶段，在粗轧机前转钢，使铸坯长度 方向作为钢板宽度方向，取消展宽阶段，连续轧制到2倍终轧厚度后放钢，精轧机前待温， 精轧开轧温度800~950°C，终轧温度在770°C~870°C之间，乳后进ACC水冷，终冷温度 < 5500C； 所述钢板的化学成分质量百分比：C为彡0.IOwt%，Si为0.20~0.50wt%，Mn为I. 00 ~I. 80wt% 的，P彡 0? 015wt%，S彡 0? 002wt%，Al为 0? 02 ~0? 05wt%， Nb^ 0. 06wt%,Ti^ 0. 02wt%,Cu^ 0. 40wt%,Cr^ 0. 40wt%,Ni^ 0. 50wt%, Mo< 0. 4wt%，其余为Fe和不可避免杂质。
【专利摘要】一种高性能的宽规格桥梁钢板的生产方法，属于低碳结构钢控制轧制技术领域。生产工艺步骤为：冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼；采用LF炉和RH炉真空处理；连铸工艺：厚度规格为300mm，宽度在1800-2400mm；加热工艺：加热温度在1150℃～1250℃之间，出炉后进行高压水除鳞；轧制工艺：采用双机架两阶段控轧工艺，粗轧阶段,使铸坯长度方向作为钢板宽度方向，精轧阶段,精轧开轧温度800～950℃，终轧温度在770℃～870℃之间，轧后进ACC水冷。优点在于具有高强度、良好低温韧性及厚度方向性能。
【IPC分类】C22C33/04, C22C38/58, C21D8/02, C22C38/50
【公开号】CN104928598
【申请号】CN201510383219
【发明人】杨永达, 王彦锋, 李春智, 狄国标, 马长文, 王立峰, 周德光, 郑会平, 白学军, 王根基, 李站军, 黄少帅, 孟东立
【申请人】首钢总公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月2日