一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢及其制备方法与流程

1.本发明涉及结构钢制备技术领域，尤其涉及一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢及其制备方法。


背景技术：

2.公路护栏是一般用结构钢制造成波纹状护栏板并由立柱支撑的半钢性的连续结构，波形梁护栏钢柔相兼，具有较强的吸收碰撞能量的能力；
3.因低合金结构钢有着高强度、使用寿命长、应用范围较大及自身重量较轻而能够建造相同承载能力的结构等一系列优异的综合机械性能，现有技术中多采用低合金结构钢制备公路护栏，
4.但是现有技术中采用的低合金结构钢存在着强韧性较低的问题，难以满足公路护栏的使用需求，因此，迫切需要进行改进以满足市场需要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢及其制备方法，以解决现有技术中存在的低合金结构钢强韧性较低，难以满足公路护栏使用需要的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢，按质量百分数计，该结构钢的由如下成分组成：
7.c≤0.2％；mn:1～1.6％；si≤0.55％；p≤0.045％；s≤0.03％；v：0.03～0.07％；n：0.09～0.018％；ti：0.02～0.2％；al≥0.015％，余量为fe。
8.改进结构钢的成分，通过添加v、n元素，使得结构钢的强韧性得到提升，进而使用在公路护栏时，能使得结构钢应对车辆撞击时，不容易发生断裂，以避免公路护栏因断裂引起二次对车辆的二次伤害。
9.其中，按质量百分数计，该结构钢的由如下成分组成
10.c：0.18～0.2％；mn:1～1.6％；si:0.25～0.55％；s:0.0098～0.03％；p:0.019～0.045％；v：0.03～0.06％；n：0.0062～0.01％；ti：0.02～0.2％；al≥0.015％，余量为fe。
11.进一步的限定结构钢的组成，通过限定碳元素含量、硅元素含量、硫元素含量、磷元素含量、钒元素含量、氮元素含量，从而进一步的提升结构钢的强韧性，也即实现对结构钢的性能的进一步提升。
12.其中，所述结构钢的抗拉强度为520～625mpa，屈服强度为395～465mpa，冲击韧度为43～96j。
13.其中，所述结构钢的组织特征为铁素体和珠光体的混合。
14.本发明还提出一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的制备方法，采用如上述所述的结构钢，所述制备方法包括如下步骤：
15.炼钢，充氧后转炉冶炼，包内脱氧及合金化，钢包精炼并添加vn合金；
16.连铸，弧形连铸机上浇注成连铸坯；
17.轧材，轧制执行低合金结构钢轧制规程。
18.改进结构钢的制备工序，通过合理改进制备工序，使得各元素能合理添加到结构钢中，从而实现最终对结构钢的性能的改进。
19.其中，所述转炉冶炼过程中，出钢温度为1740～1720℃。
20.改进冶炼时的出钢温度，使得后续脱氧工序能顺利进行。
21.本发明的一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢及其制备方法，在现有技术的基础上，改进结构钢的组成，通过添加钒氮元素，使得结构钢的强韧性得到提升，并改进其他元素的组成，提升结构钢的性能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明提供的一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的空白组金相组织。
24.图2是本发明提供的一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的金相组织。
25.图3是本发明提供的一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的制备方法的步骤图。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.请参阅图1至图3，本发明提供了一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢，按质量百分数计，该结构钢的由如下成分组成：
29.c≤0.2％；mn:1～1.6％；si≤0.55％；p≤0.045％；s≤0.03％；v：0.03～0.07％；n：0.09～0.018％；ti：0.02～0.2％；al≥0.015％，余量为fe。
30.在本实施方式中，改进结构钢的成分，通过添加v、n元素，使得结构钢的强韧性得到提升，进而使用在公路护栏时，能使得结构钢应对车辆撞击时，不容易发生断裂，以避免公路护栏因断裂引起二次对车辆的二次伤害。
31.硅元素在冶炼过程中用以脱氧，对结构钢的机械性能几乎并无影响，锰元素一方面配合高温脱氧，另一方面则用以消除结构钢中硫的热脆性，并提升结构钢的硬度、强度及耐磨性能，磷元素作为结构钢中的有害元素，其含量应尽量减少，而硫元素会使得结构钢在
热轧中产生热脆裂纹，使得性能下降，钒元素用以提升结构钢的韧性和强度，并细化晶粒。
32.进一步的，按质量百分数计，该结构钢的由如下成分组成
33.c：0.18～0.2％；mn:1～1.6％；si:0.25～0.55％；s:0.0098～0.03％；p:0.019～0.045％；v：0.03～0.06％；n：0.0062～0.01％；ti：0.02～0.2％；al≥0.015％，余量为fe。
34.在本实施方式中，进一步的限定结构钢的组成，通过限定碳元素含量、硅元素含量、硫元素含量、磷元素含量、钒元素含量、氮元素含量，从而进一步的提升结构钢的强韧性，也即实现对结构钢的性能的进一步提升。
35.进一步的，所述结构钢的抗拉强度为520～625mpa，屈服强度为395～465mpa，冲击韧度为43～96j。
36.进一步的，所述结构钢的组织特征为铁素体和珠光体的混合。
37.请参阅图3，本发明还提出一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢的制备方法，采用如上述所述的结构钢，所述制备方法包括如下步骤：
38.s101：炼钢，充氧后转炉冶炼，包内脱氧及合金化，钢包精炼并添加vn合金；
39.s102：连铸，弧形连铸机上浇注成连铸坯；
40.s103：轧材，轧制执行低合金结构钢轧制规程。
41.在本实施方式中，改进结构钢的制备工序，通过合理改进制备工序，使得各元素能合理添加到结构钢中，从而实现最终对结构钢的性能的改进。
42.具体流程如下：
43.炼钢：采用40t氧气转炉冶炼，出钢温度：第一包1740～1720c，连浇炉温1710～1680c；采用包内脱氧及合金化；用mn-si合金配锰，硅以sic粉补齐，用si-ai-ba-cas终脱氧；采用vn合金配钒；钢包精炼，底吹氩时间32min；吹氩后钢包温度控制：第一包1660～1640c，连浇炉温1640～1610c。
44.连铸：在弧形连铸机上浇注成165mm*280mm、165mm*225mm的连铸坯；采用长水口保护浇注；其中，钢水到连铸平台温度：第一包1650～1630c，连浇炉温1620～1590c；供轧率90.2％；
45.轧材：轧机走道后，经热锯、冷却、调直、检验后即可完成。
46.进一步的，所述转炉冶炼过程中，出钢温度为1740～1720℃。
47.改进冶炼时的出钢温度，使得后续脱氧工序能顺利进行。
48.对比试验：
49.以添加v元素的结构钢与不添加v元素的结构钢进行性能对比：
[0050][0051]
表1
[0052]
由表1可看出，在结构钢中添加钒元素含量可有效提升结构钢的综合性能，其中冲击韧度有明显上升，抗拉强度σb和屈服强度σs则有着一定的提升，进而使得结构钢的强韧性得到提升，从而将该种低合金的结构钢用于制备公路护栏时，能限制提升公路护栏减少对车祸车辆的二次伤害。
[0053]
见图1和图2，表明添加钒元素的结构钢能显著减少珠光体量，且晶粒变为更细，通过添加钒元素，能阻止晶粒长大，而晶粒变细能强化铁素体晶粒，也即本技术通过添加钒元素，有效强化结构钢的强度水平，从而与对比组比较看出，能显著提升结构钢的屈服强度，从而提升结构钢的冲击韧度。
[0054]
本发明的一种公路护栏用低合金高强高耐候结构钢及其制备方法，在现有技术的基础上，改进结构钢的组成，通过添加钒氮元素，使得结构钢的强韧性得到提升，并改进其他元素的组成，提升结构钢的性能。
[0055]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。