一种高速公路护栏用钢带及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高速公路护栏用钢带及其制造方法，属于微合金钢生产技术领域，按质量百分比计，组分为C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：1.15～1.70％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Alt：0.020～0.050％，Nb：0.018～0.050％，Ti：0.015～0.040％，CEV≤0.45％。本发明专利技术所得钢带显微组织为铁素体+珠光体，屈服强度≥450MPa，抗拉强度达到520～680MPa，断后伸长率≥27％，

【技术实现步骤摘要】
一种高速公路护栏用钢带及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种微合金钢领域，具体涉及一种高速公路护栏用钢带及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济及战略发展的需求，高寒地区的高速公路建设尤为重要。由于高寒地区气候复杂恶劣，年平均气温低、季节温度变化剧烈、昼夜温降大、强风暴雨频发、紫外线辐射强等，恶劣的服役环境对高速公路防护栏钢带低温冲击韧性及韧脆转变温度提出了极高要求。同时，高速公路护栏作为重要的交通安全设施，要求当发生车辆对其碰撞时，不易被撞毁，对车辆及司乘人员起到安全防护作用，为达到长时间较好的防护效果，要求护栏用钢具有高强韧性及高使用寿命。
[0003]根据交通部行业标准JT/T281—2007《高速公路波形梁钢护栏》，标准护栏钢带尺寸为：厚度3mm，展开宽度48cm，单节长度400cm，由此计算单节护栏体积为5.76
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103cm3。现在公路服役护栏钢材多采用单节护栏的最大耗能为4.9
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105J的Q235B钢带，常见小型汽车，以桑塔纳3000为例，约重1248Kg，高速公路限速80～120km/h，当120km/h时速动能为6.93
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105J，单节钢带的安全性不足，考虑到高速公路飞驰的载重货车，甚至载重可达34吨的13米大型半挂车，即使是并行双排的护栏钢带也经不起高速冲撞。同时Q235B钢制护栏寿命多为5～10年，服役环境恶劣高寒地区传统钢带无法保证冲击韧性，寿命甚至更短，导致施工维护成本大幅度提高，如表1、表2所示。因此，高强韧、高寿命、性能稳定性好的护栏钢带亟需开发。
[0004]表1常见车辆整配情况下空载重量及时速动能
[0005][0006]表2不同牌号钢带的力学性能及塑性耗能率
[0007][0008]专利技术专利CN 112647018 B公开了“一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢及其制备方法”，该专利技术成分设计为：C≤0.12％；Si≤0.65％；Mn≤1.20％；P：0.07～0.12％；S≤0.030％；Cu：0.20～0.55％；Cr：0.30～1.25％；Ni：0.12～0.65％；Nb≤0.03％；Al≤
0.05％，该专利技术在保证公路护栏钢基体强度的同时，具备一定的耐候性，但成分设计上，该专利技术合金成分高、种类多，冶炼成本较高；应用推广上，该专利技术在真空感应炉中冶炼，浇铸成铸锭，与实际工业批量生产有一定出入，大范围工业推广尚需验证。
[0009]专利技术专利CN 110777290 B公开了“一种公路护栏用800MPa级高强度耐候钢的生产方法”，该专利技术成分设计为：0.035％≤C≤0.045％、0.30％≤Si≤0.50％、1.0％≤Mn≤1.3％、P≤0.020％、S≤0.003％、Als≤0.050％、0.30％≤Cr≤1.25％,0.12％≤Ni≤0.30％,0.20％≤Cu≤0.55％,0.080％≤Ti≤0.150％、N≤0.0060％、0.0010％≤Ca≤0.0020％，该专利技术通过冶炼及轧制工艺控制，材料具有高强度、高韧塑性、高耐蚀性、可加工性等优良性能，满足公路护栏用钢的要求。但成分设计上，该专利技术采用高C、高Mn、高Cr设计，心部偏析控制难度大；同时，合金成分高、种类多，冶炼成本较高，超低硫冶炼，铁水质量要求高，难度大。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供高寿命高寒地区高速公路护栏用高强韧耐低温钢带及其制备方法，以解决现有技术中无法同时兼顾高强韧性、耐低温冲击韧性及使用寿命短的实际问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种高寿命高寒地区高速公路护栏用高强韧耐低温钢带，化学成分以质量百分数计包括C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：1.15～1.70％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Alt：0.020～0.050％，Nb：0.018～0.050％，Ti：0.015～0.040％，CEV≤0.45％；余量为铁和不可避免的杂质因素。
[0011]本专利技术所述“高寒地区”包括三级～八级，即气温
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29.9℃至9.9℃温度范围内本专利技术所述钢带均可保证较好的使用性能。
[0012]本专利技术所述钢带的组织为细小均匀分布的铁素体+珠光体混合组织。其中，本专利技术中各种元素的作用及配比依据如下：
[0013]C：是间隙固溶元素，提高钢的强度、硬度效果明显，且经济性极高，但过高的C会恶化基体韧性；同时，因公路护栏加工后期需进行防腐镀锌，基体钢中C含量过高易导致Fe
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Zn合金层厚度增大，造成镀锌层附着性能下降，甚至诱发脆性裂纹。C含量若设计过低，钢基体固溶强化效果将变差，如置换其它合金将造成成本增加，并且超低碳冶炼会增加转炉负荷。因此，C含量控制在0.09～0.16％。
[0014]Si：是钢中常见脱氧元素，可溶于铁素体和奥氏体，具备一定的固溶强化作用，显著提高钢基体强度；但Si含量过高，在防腐镀锌时会造成热镀锌层厚、附着性差、色差严重等缺陷，引发护栏表面产生锌瘤、毛刺，增加了锌耗，提高了生产成本。结合当前业内大型化高炉冶炼铁水Si含量相对稳定，大多稳定在0.20％～0.50％之间，波动范围较小，针对铁水原料情况，尽可能避免增加铁水预处理脱硅等工序，造成不必要的成本增加。因此，Si含量控制在0.15～0.50％。
[0015]Mn：起到固溶强化作用，提高钢材强度并且不会降低钢材韧性，可改善钢的热加工性能；但Mn的偏析倾向较强，含量过高会引起轧材出现带状组织，且锰含量过高会削弱钢基体的抗腐蚀能力，考虑到高寒地区雨雪天气恶劣，在不添加Cr、Ni、Cu等昂贵耐蚀合金的基础上，需平衡钢基体耐蚀性。因此，Mn含量控制在1.15～1.70％。
[0016]P：为钢中有害元素，P含量过高将增加钢的冷脆倾向，降低基体韧性，恶化焊接性
能和加工性能；同时，P对Fe、Zn反应的影响与Si类似，当P含量＞0.030％时，易使母材热浸镀锌层厚度增大、脆性增高。而P含量越低，钢水质量越好，但深脱P将导致冶炼成本提高。因此，P含量≤0.030％。
[0017]S：是冶炼中有害元素，严重损害钢的韧塑性。易与Mn形成塑性夹杂物MnS，导致基体延展性和韧性下降，引起钢材热脆性，并引发钢的各向异性，本专利技术要求S含量越低越好，但综合考虑冶炼及工序成本，配合炼钢现场多采用单渣冶炼的生产节奏，因此，S含量≤0.025％。
[0018]Alt：本专利技术工序简便，钢水不进行真空脱气，空气中N难免溶于钢水，引发蓝脆或铸坯气孔等缺陷，Al能够固定钢中自由N，改善钢带基体、焊接热影响区的低温韧性；同时，在公路护栏制造过程中，基体镀锌时Al可增加镀层光亮，减少锌液表面的氧化和锌灰的产生，但过量的铝将易导致锌附着在护栏表面，损害镀层质量。因此，Alt含量控制在0.020～0.050％。
[0019]Nb：可起到极好的细晶强化和沉淀强化效果，促进钢带轧制显微组织的晶粒细化，控轧过程中抑制奥氏体再结晶，细化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速公路护栏用钢带，其特征在于，所述钢带，按质量百分含量计，其成分组成为C：0.09～0.16％，Si：0.15～0.50％，Mn：1.15～1.70％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Alt：0.020～0.050％，Nb：0.018～0.050％，Ti：0.015～0.040％，CEV≤0.45％，其余为Fe和不可避免的夹杂。2.根据权利要求1所述的高速公路护栏用钢带，其特征在于，所述钢带最终组织以铁素体+珠光体组织为主，晶粒度≥9级。3.根据权利要求1所述的高速公路护栏用钢带，其特征在于，所述钢带的屈服强度≥450MPa，抗拉强度为520～680MPa，断后伸长率≥27％，
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20℃冲击功≥20J。4.一种基于权利要求1～3中任一所述的高速公路护栏用钢带的制造方法，包括以下步骤：1)钢水经铁水预...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙乾，亓伟伟，王中学，张佩，麻衡，王利，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团银山型钢有限公司，
类型：发明
国别省市：