一种低屈强比高韧性Q500qE桥梁钢及其生产方法与流程

一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢及其生产方法
技术领域
1.本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢及其生产方法。


背景技术：

2.随着我国桥梁建设水平不断提升，从公路、铁路到公铁两用甚至跨江、跨海大桥，从桥梁大跨度到重载荷，无一不对钢桥结构的高可靠性要求越来越严格，这就对桥梁钢的质量提出了更高的要求，不仅要求桥梁钢具有高强度、低屈强比，还要有良好的低温韧性、塑性、焊接性等，以满足结构轻量化及大跨径、重载荷的工况情况，从而提高钢桥结构的安全性及使用寿命。
3.材料的屈强比与塑性变形能力和加工硬化能力密切相关，高屈强比钢其塑性变形小，发生屈服后容易脆性断裂；低屈强比钢其材料的可靠性较高，若超载，钢先发生屈服，再由于塑性变形产生材料硬化，使强度提高，从而延迟断裂。因此，为提高钢桥安全性，优选低屈强比的桥梁钢。
4.钢的屈强比一般会随钢强度的提高而提升，当强度达500mpa级时，要控制较低屈强比，特别是对横、纵向都有要求的时候，难度很大。而高冲击纤维断面率与低屈强比，这是两个矛盾的指标，同时要求则会使桥梁钢的工艺窗口很窄、生产难度极大增加。
5.桥梁钢在保证强度、韧性的同时，还要求横、纵向屈强比及冲击纤维断面率，这些技术指标远严于各种桥梁标准，在现有关于500mpa级桥梁钢的专利中很少见于公开报道。
6.现有关500mpa级桥梁钢专利中的产品均未同时涉及横、纵向强度、屈强比及冲击纤维断面率的性能要求。
7.cn 108624744 b公开了“一种q500qe桥梁钢板及其生产方法”，其mn（1.6%～1.8%）、si（0.20%～0.40%）控制较高，铸坯易产生中心偏析，增加焊接裂纹敏感性，影响钢的焊接性。
8.cn 111057945 b公开了“一种500mpa级强韧耐候桥梁钢及其制备方法”，该方法需加入较多的合金元素，如cr（0.40%～0.50%）、ni（0.30%～0.40%）、cu（0.27%～0.37%）、mo（0.2%～0.7%），大大提高合金成本。
9.cn 111455287 a公开了“一种500mpa级低屈强比耐候桥梁钢及其制造方法”，该方法也需控制较高的合金含量，如cr（0.45%～0.60%）、ni（0.30%～0.45%）、cu（0.30%～0.40%），增加合金成本。
10.cn 111155032 a 公开了“一种屈服强度500mpa级稀土高性能桥梁钢板及其生产方法”，添加有v（0.05%～0.07%）且含有稀土元素，成本较高。
11.cn 107326304 a公开了“一种tmcp型屈服500mpa级桥梁钢板及生产方法”，加热温度1240%～1250℃，加热温度较高，晶粒容易粗大。


技术实现要素：

12.本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢，其化学成分质量百分比为：c：0.04%～0.07%，si：0.15%～0.25%，mn：1.40%～1.55%，p≤0.015%，s≤0.005%，nb：0.03%～0.05%，ti：0.008%～0.02%，alt：0.020%～0.040%，cu：0.10%～0.20%，ni：0.20%～0.30%，cr：0.25%～0.40%，mo：0.10%～0.20%，碳当量cev：0.38%～0.45%，焊接裂纹敏感系数pcm：0.15%～0.23%，余量为fe及少量不可避免的杂质；碳当量cev计算公式：cev(%)=c mn/6 (cr mo v)/5 (ni cu)/15；焊接裂纹敏感系数pcm计算公式：pcm=c si/30 mn/20 cu/20 ni/60 cr/20 mo/15 v/10 5b。
13.本发明进一步限定的技术方案是：前所述的一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢，其化学成分质量百分比为：c：0.04%～0.06%，si：0.15%～0.20%，mn：1.40%～1.48%，p≤0.014%，s≤0.003%，nb：0.030%～0.040%，ti：0.008%～0.018%，alt：0.020%～0.035%，cu：0.10%～0.18%，ni：0.20%～0.28%，cr：0.25%～0.35%，mo：0.10%～0.18%，碳当量cev：0.38%～0.44%，焊接裂纹敏感系数pcm：0.15%～0.21%，余量为fe及少量不可避免的杂质。
14.前所述的一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢，其化学成分质量百分比为：：c：0.045%～0.065%，si：0.18%～0.23%，mn：1.41%～1.52%，p≤0.013%，s≤0.003%，nb：0.035%～0.045%，ti：0.009%～0.019%，alt：0.022%～0.038%，cu：0.11%～0.20%，ni：0.21%～0.29%，cr：0.28%～0.38%，mo：0.11%～0.19%，碳当量cev：0.39%～0.44%，焊接裂纹敏感系数pcm：0.16%～0.22%，余量为fe及少量不可避免的杂质。
15.前所述的一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢，其化学成分质量百分比为：c：0.05%～0.07%，si：0.20%～0.25%，mn：1.41%～1.55%，p≤0.013%，s≤0.003%，nb：0.038%～0.050%，ti：0.010%～0.020%，alt：0.025%～0.040%，cu：0.11%～0.20%，ni：0.22%～0.30%，cr：0.30%～0.40%，mo：0.12%～0.20%，碳当量cev：0.40%～0.45%，焊接裂纹敏感系数pcm：0.16%～0.23%，余量为fe及少量不可避免的杂质。
16.本发明的另一目的在于提供一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢生产方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、回火，具体为：s1、按化学成分进行冶炼并浇铸得坯料；s2、加热：将连铸坯送至加热炉，加热温度1180～1220℃，均热时间≥36min，加热总时间≥220min；s3、轧制：采用两阶段轧制法，粗轧采用高温大压下，最后连续2道次的道次压下率≥20%；中间待温坯厚度≥1.8h，h为成品厚度，单位mm；精轧阶段开轧温度800～930℃，终轧温度790～850℃；s4、冷却：控制冷却入水温度720～760℃；进入层流冷却，冷却速度为10～20℃/s，返红温度420～620℃；s5、回火：回火温度400～520℃，保温时间14～50min，其保温时间与成品厚度成正比，然后空冷至室温。
17.前所述的一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢生产方法，钢板厚度规格为10～
60mm。
18.前所述的一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢生产方法，钢板金相组织以贝氏体 铁素体为主。
19.本发明的有益效果是：（1）本发明通过低c、去v、微合金化的成分设计，采用tmcp 回火的工艺，获得厚度规格为10～60mm的钢，获得了以贝氏体 铁素体为主的金相组织，实现了高强度、低屈强比、高的低温韧性的良好匹配；（2）本发明通过控制轧制温度及返红温度，并配合弛豫的方法即精准控制冷却入水温度，来有效降低屈服强度、提高抗拉强度，从而保证低的屈强比；（3）本发明具有优异的综合性能，其横、纵向屈服强度＞500mpa，抗拉强度＞630mpa，屈强比≤0.86，延伸率≥18%；-40℃akv＞120j且冲击纤维断面率≥80%；且具有低的碳当量和焊接裂纹敏感系数，有良好的焊接性能，能更好的应用于桥梁建设中，具有较高的社会价值。
附图说明
20.图1为实施例金相组织图。
具体实施方式
21.以下实施例提供的一种低屈强比高韧性q500qe桥梁钢生产方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、回火，具体为：s1、按化学成分进行冶炼并浇铸得坯料；s2、加热：将连铸坯送至加热炉，加热温度1180～1220℃，均热时间≥36min，加热总时间≥220min；s3、轧制：采用两阶段轧制法，粗轧采用高温大压下，最后连续2道次的道次压下率≥20%；中间待温坯厚度≥1.8h，h为成品厚度，单位mm；精轧阶段开轧温度800～930℃，终轧温度790～850℃；s4、冷却：控制冷却入水温度720～760℃；进入层流冷却，冷却速度为10～20℃/s，返红温度420～620℃；s5、回火：回火温度400～520℃，保温时间14～50min，其保温时间与成品厚度成正比，然后空冷至室温。
22.各实施例化学成分、工艺参数及性能见表1、表2和表3：表1 实施例1-5的化学成分质量百分比（wt%）
实施例csimnpsnbtialtcucrnimocevpcm10.050.191.430.0120.0020.0380.0120.0310.110.290.260.160.400.1620.050.231.460.0100.0020.0410.0120.0300.140.310.240.160.410.1730.060.201.420.0130.0030.0420.0140.0330.120.350.230.150.420.1840.060.241.410.0110.0020.0410.0170.0310.160.310.270.170.420.1850.050.221.480.0110.0020.0450.0150.0320.120.320.220.180.420.17
表2 实施例1-5的具体工艺参数
表3 实施例1-5的各项性能如图1，钢板显微组织类型为“贝氏体 铁素体”组织。可见，本发明生产的q500qe桥梁钢板具备优良的横、纵向拉伸、冲击性能，屈服强度均＞500mpa，抗拉强度＞630mpa，屈强比≤0.86，延伸率≥18%；-40℃冲击功＞120j且冲击纤维断面率≥80%。
23.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。