正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，其化学成分重量百分比为：C：0.08～0.17％，Si≤0.55％，Mn：0.90～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，V：0.015～0.055％，Ti：0.015～0.055％，Ca：0.005～0.015％，N≤0.008％，Als≥0.015％，其余为Fe和不可避免杂质，且Ti/N≥3.4。生产步骤包括高炉铁水、铁水预脱硫、顶底复吹转炉冶炼、RH精炼、板坯连铸、铸坯缓冷、板坯加热、正火轧制和ACC控制冷却。本发明专利技术成本低廉，工艺简单，产品综合性能良好，可广泛应用于桥梁、建筑等钢结构领域。

Structural steel with low yield ratio for normalizing rolling and its production method

The invention discloses a method for normalizing rolling low yield ratio of bridge with steel structure, its chemical compositions in weight percentage: C:0.08 ~ 0.17%, Si = 0.55%, Mn:0.90 ~ 1.70%, P = 0.015%, S = 0.003%, V:0.015 ~ 0.055%, Ti:0.015 ~ 0.055%, Ca:0.005 ~ 0.015%, N = 0.008%, Als = 0.015% the rest, Fe and inevitable impurities, and Ti/N is not less than 3.4. The production process includes the following steps: blast furnace hot metal, hot metal pre desulphurization, top and bottom combined blowing converter smelting, RH refining, slab continuous casting, slab cooling, slab heating, normalizing rolling and ACC controlled cooling. The invention has the advantages of low cost, simple process and good comprehensive performance, and can be widely used in the field of steel structures such as bridges, buildings, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁冶金材料中的低合金结构钢制造领域，具体地指一种正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢及其生产方法。
技术介绍
由于架设的区域不同，桥梁结构对钢材的性能需求也各有不同。21世纪以来，我国桥梁钢的品种开发、应用及桥梁结构规模均居世界前列，同时也对桥梁钢的质量提出了更高的要求。我国桥梁钢的用量每年大约在400万吨左右，随着资源节约型社会的发展要求，通过开发合理可控的生产工艺提升钢板的综合性能来减少或代替合金的添加成为未来的发展趋势，一方面可减少合金资源的使用，节约资源，另一方面，合金量的减少，可降低其综合成本，从而提高其市场竞争力。公开号为CN105220078A的中国专利技术专利申请公开了一种低屈强比耐候钢及其制备方法，具有生产成本低，工艺简单，产品合格率高，综合性能优异等特点，不仅能满足现有工业对耐候钢的高耐候性要求，还能满足钢材稳定的力学性能要求，尤其是具有优越的塑性和较高的强度。但其合金成本较高，且采用控轧工艺生产，属于耐候钢领域。公开号为CN101921955A的中国专利技术专利申请公开了一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法，其生产工艺简约，且钢板具有优良的低温韧性。该专利技术的产品为管线钢，控制适当的碳含量是保证产品具有较好强度的保证；然而，为了提高其强度和韧性，本专利技术添加了合金元素Nb，进而增加了其合金成本。公开号为CN102766808A的中国专利技术专利申请公开了一种微合金化桥梁钢板及其正火轧制工艺，采用正火轧制工艺成型，可生产厚度为40mm以下规格的钢板且具有优良的力学性能，其抗拉强度≥600MPa，屈服强度≥450MPa，延伸率≥20％，-40℃条件下纵向冲击功大于120J，碳当量不大于0.45％，生产成本低。然而由于其碳和锰的含量偏高，产品的焊接性能必定受到影响；另外，由于加入的Nb、Ni等合金元素较多，导致钢板强度较高，同时其合金成本大幅度增加。公开号为CN103525998A的中国专利技术专利申请公开了一种正火轧制型细晶粒压力焊接钢管用宽厚钢板及其制备方法，该专利技术钢中锰的含量偏高，同时添加了Nb元素，导致合金成本增加；精轧终轧温度在800～850℃，处于正火不完全区域，组织得不到完全均匀，细化，冲击韧性必然受到影响；另外，有害元素P、S的要求偏低，影响钢板的韧性和综合性能；而且，该专利技术钢对屈强比没有限定。因此，严格控制掺入的合金种类和含量，开发合理可控的生产工艺，研发出综合成本低、低温韧性优异的新型高强度桥梁用结构钢具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，解决目前国内桥梁用结构钢生产中的一些技术瓶颈，提供一种掺入合金种类及含量少、工艺合理可控、综合性能优良的高强度桥梁用结构钢及其生产方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.08～0.17％，Si≤0.55％，Mn：0.90～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，V：0.015～0.055％，Ti：0.015～0.055％，Ca：0.005～0.015％，N≤0.008％，Als≥0.015％，其余为Fe和不可避免杂质，且Ti/N≥3.4。进一步地，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.10～0.15％，Si≤0.55％，Mn：1.35～1.55％，P≤0.010％，S≤0.003％，V：0.020～0.050％，Ti：0.025～0.045％，Ca：0.008～0.015％，N≤0.008％，Als≥0.015％，其余为Fe和不可避免杂质。进一步地，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.12％，Si：0.25％，Mn：1.40％，P：0.005％，S：0.001％，V：0.025％，Ti：0.030％，Ca：0.010％，N：0.003％，Als：0.025％，其余为Fe和不可避免杂质。本专利技术的正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢中各化学成分的作用如下：碳(C)：碳是提高钢的强度的有效元素，当其含量较高时，塑韧性降低，焊接性能降低；由于正火轧制钢的强度不高，要保证一定的强度，C含量需要得到保证。因此，本专利技术控制C含量范围为：0.08～0.17％。硅(Si)：硅是常用的还原剂和脱氧剂，有固熔强化作用，有利于提高钢的弹性极限和改善其综合性能，但Si含量较高时，降低了钢的韧性、塑性及延展性，易导致冷脆不利于焊接。因此，本专利技术Si的含量为≤0.55％。锰(Mn)：锰是重要的强韧化元素，不仅能改善钢的韧性，而且能提高钢的强度和硬度；但是Mn含量增高，降低焊接性能。综合考虑，本专利技术控制Mn的含量范围为：0.90～1.70％。磷(P)：磷在钢中为有害元素，其含量要严格控制，高的P含量会增加钢的冷脆倾向，降低钢的韧性，恶化焊接性能和加工性能。本专利技术的P含量控制为≤0.015％。硫(S)：硫元素易与钢中的合金元素生产硫化物，对低温韧性十分不利。硫化物夹杂的存在，不利于钢的韧性、延伸率和断面收缩率，而且容易引起应力集中造成疲劳裂纹，导致钢的抗疲劳性能降低，控制钢中S元素含量，降低非金属夹杂物水平，生产低温韧性优良的洁净钢，对于保证本专利技术钢的低温韧性尤为重要。本专利技术钢的S含量控制为≤0.003％。钒(V)：钒是一种相当强烈的碳化物形成元素，适量的V具有明显的沉淀析出强化作用。V的碳化物的析出温度在500～650℃左右，这个析出过程中钢的强度得到提升，因此对于正火轧制的钢种来说，V元素的强化作用非常关键；但V含量过高，沉淀强化作用显著，但基材和热影响区韧性变差。因此本专利技术限定V的含量范围为：0.015～0.055％。钛(Ti)：钛是一种强碳、氮化物形成元素，形成的Ti(C，N)等颗粒非常稳定，能有效钉轧晶界，阻止γ晶粒长大，因而起到细化晶粒的作用，它能显著提高钢的室温强度、高温强度和钢的韧性。在控轧低碳钢中，添加0.015％左右的钛，可改善钢的铸态组织，在钢的二次加热过程中阻止奥氏体晶粒长大，并在随后的高温奥氏体区轧制时通过Ti(C，N)的析出，抑制奥氏体再结晶晶粒长大。另外，钛的氮化析出物能有效钉轧奥氏体晶界，抑制奥氏体晶粒的长大，大大改善钢的焊接热影响区的低温韧性。过高的Ti含量会导致钢的塑、韧性降低。本专利技术Ti含量范围为：0.015～0.055％。钙(Ca)：钙是脱氧元素，将硫化物夹杂物球化，提高基材的低温韧性；Ca含量过高时，则会形成许多大型含Ca混合夹杂物，不利于基材的韧性和塑性。本专利技术的Ca含量范围控制为：0.005～0.015％。氮(N)：钢中N含量过高时，不利于钢的时效性能，本专利技术的N含量控制为≤0.008％。本专利技术钢中添加较多的Ti元素，钢中TiN会生成较多的TiN夹杂物，对钢的韧塑性尤为不利。研究表明，在冶炼过程中，控制钢中的Ti/N≥3.4时，钢中TiN的生成量最少。因此，本专利技术进一步的限定钢中Ti/N≥3.4。铝(Al)：铝是钢中的主要脱氧元素，同时能够细化晶粒、固定N元素。本专利技术中控制Al含量为≥0.015％。进一步地，本专利技术的正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢通过严格控制掺入的合金种类和含量，开发合理可控的生产工艺，实现了具有优良综合性能的桥梁用结构钢，其屈服强度ReL≥355MPa，抗拉强度Rm≥510M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，其特征在于：钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.08～0.17％，Si≤0.55％，Mn：0.90～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，V：0.015～0.055％，Ti：0.015～0.055％，Ca：0.005～0.015％，N≤0.008％，Als≥0.015％，其余为Fe和不可避免杂质，且Ti/N≥3.4。

【技术特征摘要】
1.一种正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，其特征在于：钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.08～0.17％，Si≤0.55％，Mn：0.90～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，V：0.015～0.055％，Ti：0.015～0.055％，Ca：0.005～0.015％，N≤0.008％，Als≥0.015％，其余为Fe和不可避免杂质，且Ti/N≥3.4。2.根据权利要求1所述的正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，其特征在于：所述钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.10～0.15％，Si≤0.55％，Mn：1.35～1.55％，P≤0.010％，S≤0.003％，V：0.020～0.050％，Ti：0.025～0.045％，Ca：0.008～0.015％，N≤0.008％，Als≥0.015％，其余为Fe和不可避免杂质。3.根据权利要求2所述的正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，其特征在于：所述钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.12％，Si：0.25％，Mn：1.40％，P：0.005％，S：0.001％，V：0.025％，Ti：0.030％，Ca：0.010％，N：0.003％，Als：0.025％，其余为Fe和不可避免杂质。4.根据权利要求1所述的正火轧制的低屈强比桥梁用结构钢，其特征在于：所述钢的力学性能为：屈服强度ReL≥355MPa，抗拉强度Rm≥510MPa，屈强比ReL/Rm≤0.75，-40℃冲击吸收功KV2≥165...

【专利技术属性】
技术研发人员：董中波，邹德辉，董汉雄，刘文斌，程吉浩，罗毅，范巍，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42