一种高强耐候桥梁钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明特种钢铁冶炼技术领域，具体设及一种高强耐候桥梁钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国铁路建设的高速发展，各种跨江、跨峡谷的大跨度桥梁应运而生，对桥梁 钢的需求日益增多，同时对桥梁钢性能提出了更严格的要求，该钢不仅具有高强度、低溫初 性和良好的焊接性，还要求具有较低的屈强比和一定的耐候性。屈强比低表明钢材具有较 好的塑性变形能力，是衡量桥梁钢抗震性能的重要指标。耐候性优良表明钢材具有较好的 抗大气腐蚀能力，可明显减少桥梁的维护成本和提高其使用寿命。而传统的高强度桥梁钢 耐候性较差，低溫初性一般，且屈强比较高。
[0003] 专利CN201210072989.8公开了 一种高性能桥梁钢，具有优良的低溫初性和焊接 性能，但强度级别较低，不到560MPa，且耐腐蚀性系数I《6. 5。
[0004] 专利CN201010606201.8公开了一种高初性桥梁钢，该钢采用TMCP社制工艺，低溫 冲击初性-60°C下KV2> 300J，具有优异的低溫初性，但其强度级别不到eOOMPa，耐蚀性系 数I《6. 2。
[0005] 美国专利US6315946公开了一种超低碳贝氏体耐候钢，其屈服强度> 450MPa，强 度级别较低，且实物屈强比较高，冲击初性指标较低，-35°CKV2> 40J。该钢添加了微量棚 (0. 0015~0. 0030%)，而棚元素不仅易在晶界偏聚而引起铸巧表面裂纹，还易引起钢板性 能的不稳定。
[000引专利CN200810046963.X公开了一种超低碳热社耐候钢，采用超低碳成分设计，具 有良好的低溫初性、焊接性能，但其Μη含量达到了 1. 50~1. 90%，在钢中易产生带状组织， 造成各向异性，组织结构不均。
[0007] 综上所述，现有的桥梁钢存在强度不足、耐候性能差、低溫初性不足及屈强比偏高 等问题。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种桥梁钢及其制备方法， 具有强度高、低溫初性优良、屈强比低，焊接性能优良W及耐候性更佳的桥梁钢。
[0009] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种高强耐候桥梁钢，化学成分 按质量百分比计为C :0. 03~0. 06%，Si :0. 20~0. 50%，Μη :0. 70~1. 00%，Ρ《0. 030〇/〇， S《0. 003%，Cu :0. 25~0. 60%，Ni :0. 18~0. 45%，Cr :0. 30~0. 70%，佩：0. 030~ 0. 080%，Als《0. 010%，余量为化及不可避免的杂质，同时相应元素含量满足0. 6《阳i]/ [Cu]《1.5,0. 80%《[Cr] + [Cu] + [Ni]/3《1.30〇/〇。
[0010] 本发明桥梁钢的性能满足：屈服强度> 560MPa，抗拉强度700~820MPa，延伸率 > 22%，屈强比《0. 85, -50°C纵向冲击功KV2> 120J，焊接冷裂纹敏感性系数Pcm《0. 18%， ASTMG101-01 耐腐蚀指数I>6. 5。
[0011] 本发明高强耐候桥梁钢的制备方法：冶炼原料经钢水冶炼后连铸成370mm或w上 厚的连铸巧，将连铸巧加热至1160~1220°C，在炉时间为8~12min/cmX板厚；连铸巧出 炉后进行社制，采用两阶段社制方式：第一阶段为初社，开社溫度为1020~1090°C，终社溫 度控制在970°CW上，初社末Ξ道次压下量> 40mm，初社累计压下率> 70%;第二阶段为精 牵L开社溫度为820~850°C，终社溫度为780~820°C，终社厚度为6~70mm;社后采用ACC 控冷对钢巧进行冷却，返红溫度为400~550°C，堆煤缓冷至室溫即获得钢板成品。
[0012] 与现有专利及生产技术相比，本发明的特点和有益效果：为了使发明钢具有高强 度、高初性、低屈强比、优良的焊接性和耐候性，同时便于生产和降低成本，本发明采用固溶 强化、细晶强初化、超低碳等设计理念，成分上设计多种合金复合添加，制备工艺上采用控 社控冷技术等，使钢板可W控社控冷状态下交货，集强度高、初性强、耐候性佳、屈强比低特 点为一体，综合性能优异，相应的制备工艺具有流程简单，生产周期短，生产成本低的特点。 本发明的主要合金元素加入基于W下原理： C:采用超低碳成分设计，不仅提高钢的低溫初性，还利于单一贝氏体组织的形成，显著 减少因异相之间电位差而引起的原电池腐蚀，明显提高钢的耐腐蚀性。但其含量过高会提 高钢的Pcm值，恶化焊接性能，同时降低其低溫初性。因此本发明钢C为0.03~0.06%。
[0013]Si:适当提高钢的强度和耐大气腐蚀能力，但含量过高会恶化钢的焊接接头冲击 初性。因此本发明钢Si为0. 20~0. 50%。
[0014]Μη:通过固溶强化可提高钢的强度，也可降低钢的初脆转变溫度，改善钢的低溫初 性。但含量过高会加剧铸巧的中屯、偏析，使铸巧中屯、易形成长条状夹杂MnS，对母材性能和 焊接热影响区均有严重不良影响。因此本发明钢Μη为0. 70~1. 00%。
[0015]Ρ:有助于提高钢的耐腐蚀性能，如果其含量高，增加钢的冷脆性，使焊接性能变 坏。因此，本发明钢Ρ《0. 030%。
[0016]S:对钢的低溫冲击初性有很大危害，如果其含量高，会产生焊接再加热开裂，而且 还会恶化钢的耐大气腐蚀性能。因此，本发明钢S《0. 003%。
[0017]Ni:可同时提高钢板的强度、初性和塑性，也可减轻因化的添加而引起的铸巧表 面裂纹倾向，还可提高耐大气腐蚀能力。但Ni价格昂贵，加入量过多会显著提高钢的生产 成本，因此本发明钢Ni为0. 18-0. 45%。
[0018] 化：可在钢材表面形成致密且附着性很强的保护膜，阻碍诱蚀往里扩散和发展，保 护诱层下面的基体，W减缓其腐蚀速度。通过固溶强化提高钢板的强度，但含量过高会使塑 性显著降低，使钢巧加热或社制时产生裂纹，恶化其表面质量，同时会增大Pcm值，恶化钢 的焊接性能。因此本发明钢化为0. 25-0. 60%。
[0019]佩：可W促进低溫相变组织形成，且随着佩含量的增加，钢中贝氏体含量增加，同 时与C和N结合生成Nb(C、N)，在位错、亚晶界和晶界处大量析出，对变形奥氏体的回复再 结晶起到强烈的阻碍作用，使晶粒细化，提高钢的基体强度。但含量过高使钢的塑性和初性 降低，同时成本上升。因此，本发明钢佩为0. 030-0. 080%。
[0020] 化：与化、P等一起在钢表面形成致密氧化膜，减缓大气中氧和水向钢基体渗入， 从而提高钢的耐大气腐蚀能力。通过固溶强化和析出强化能有效提高钢的强度。因此，本 发明钢Cr为 0. 30-0. 70〇/〇。
[0021]A1:过多的A1容易生成簇状氧化侣夹杂且使连铸巧表面产生裂纹，同时A1的氧化 物也将影响钢的低溫冲击