[发明专利]一种超低温耐候桥梁钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种超低温耐候桥梁钢及其生产方法，其包括如下化学成分：C、Si、Mn、P、S、Als、Nb、V、Cu、Cr、N、Ti，其余为Fe和残余元素；获得的钢板组织中含有超过70％的准多边形铁素体、低于20％的贝氏体，以及低于10％的珠光体，碳当量Ceq≤0.43％，屈服强度＞420MPa，‑100℃冲击功≥120J。在成分设计上，综合考虑各种合金元素对强韧性的影响，采用低碳微合金化的思路，降低了合金成本，同时获得了良好的冲击韧性；生产工艺上采用TMCP轧制，缩短了整体工艺流程，取消了热处理环节，对提高物流转运及降低生产成本效益显著。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及到一种超低温耐候桥梁钢及其生产方法。

背景技术

耐候桥梁钢，即耐大气腐蚀的桥梁钢，由普通的桥梁钢添加少量铬、镍、铜、磷等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性；耐候性为普通钢的2～8倍，涂装性为普通钢的1.5～10倍。目前我国桥梁用钢强度等级与韧性不断提高,焊接性能持续改善。铁路桥梁用钢、公路桥梁用钢、跨海大桥用钢成为我国桥梁用钢的主体。顺应时代发展要求的高强度、超低温性能耐候桥梁钢将是我国桥梁用钢发展的主要方向。目前GB/T714-2015《桥梁用结构钢》标准中钢种质量等级只规定到E级，但E级标准已经不能满足恶劣环境下对高强度超低温耐候桥梁钢的需求，开发超低温冲击(-100℃冲击功≥120J)耐候桥梁钢成为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低温耐候桥梁钢及其生产方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下方式实现的，一种超低温耐候桥梁钢，包括如下质量含量的化学成分(单位，wt％)：C：0.06～0.08％、Si：0.20～0.35％、Mn：1.1～1.2％、P:≤0.018％、S：≤0.005％、Als：0.015～0.035％、Nb：0.02～0.04％、V：≤0.03％、Cu：0.27～0.33％、Cr：0.40～0.50％、Ni：0.30～0.40％、Ti：≤0.02％，其余为Fe和残余元素；

所述钢板的组织含有超过70％的准多边形铁素体、低于20％的贝氏体，以及低于10％的珠光体；

所述钢板的碳当量Ceq≤0.43％，屈服强度＞420MPa，-100℃冲击功≥120J。

之所以选择上述化学成分是因为：

C在钢种的主要作用是提高强度，对其它性能都是不利的，该钢中将C控制在0.07％左右，随着C含量降低，强度会急剧下降，所以添加各种微合金元素进行弥补；

Si可以使钢的强度极限、屈服极限和硬度提高，使钢的延伸率、收缩率和冲击韧性有所降低，在桥梁钢中影响Pcm裂纹敏感指数，所以Si含量也要低些；

Mn是钢的强化合金元素，Mn含量增加可提高奥氏体稳定性，降低临界冷却速度，强化铁素体，提高钢材的淬透性，但含量过高会增加铸坯中硫化锰夹杂物含量，影响铸坯内部质量，另外，Mn太高使碳当量提高，对焊接性不利，结合桥梁钢的碳当量要求因此将锰控制在1.10-1.20％；

P、S属于有害元素，易偏聚于晶界，降低晶界表面能，降低脆性断裂应力，影响韧脆转变温度，故含量越低越好，P在钢种还有有益的一面，它能使钢的强度极限显著提高，又能改善抗大气腐蚀的稳定性，在耐候钢中能提高耐候系数，因此本发明P≤0.018％、S≤0.005％；

Nb和V都是极易与钢中的N形成氮化物，极微量的Nb和V就可使钢中的自由N基本消失，不仅降低了自由对钢脆性的影响，而且Nb和V的氮化物具有大量的形核作用，使晶粒细化并起到钉扎作用；

Cr具有高硬度、高强度、高屈服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大，由于它能使组织细化而又均分布，所以塑性、韧性也好，Cr与Ni结合能大大提高钢的强度和塑性；