[发明专利]一种500MPa级强韧耐候桥梁钢及其制备方法

说明书

本发明一种500MPa级强韧耐候桥梁钢，属于冶金技术领域，其化学成分按质量百分比为：C 0.04‑0.06，Si 0.25‑0.35，Mn 1.20‑1.30，Cr 0.4‑0.5，Ni 0.30‑0.40，Cu 0.27‑0.37，Mo 0.2‑0.7，P0.015，S0.006，Nb 0.020‑0.030，V 0.015‑0.025，Ti 0.007‑0.017，Al 0.015‑0.040，余量为Fe和不可避免的杂质。其制备方法包括冶炼成铁水、精炼、真空处理、保护连铸、热机械轧制步骤，通过成分和工艺的设计获得针状铁素体+贝氏体铁素体+M‑A组元的多相复合组织，实现高强度、强韧性、耐候性与焊接性的良好匹配。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及桥梁结构用钢及其制备方法，具体涉及一种屈服强度达500MPa级的强韧、耐候桥梁钢及其制备方法。

背景技术

我国桥梁建造技术的高速发展推动了桥梁用钢的快速更新换代和发展。目前，一些新建的斜拉桥主跨跨度已达到千米级，普通强度桥梁钢已无法满足受力要求，且传统钢桥建设用桥梁钢需进行防腐涂装，不利于环保，维护成本较高。现有的高性能桥梁钢具备高强度(屈服370MPa及以上)、高韧性(冲击功不低于 120J)、低屈强比(一般不高于0.85)、高疲劳性能和良好的焊接性，但耐候性较差，仍需要进行涂装处理。公开号为CN107326304A的专利文件提出一种TMCP型屈服强度500MPa级桥梁结构钢及其生产方法，其强度级别达到了500MPa级，但轧后钢板需要进行回火热处理，增加了生产成本，且其产品性能并未涉及疲劳强度和耐腐蚀性能。公开号为CN 106222560A的专利文件提出一种止裂型特厚高性能耐侯桥梁钢Q500qENH钢板及其生产办法，其所制得钢板达到了Q500qE级，但其实施例中50mm厚钢种屈强比较高，且其产品性能并未涉及疲劳强度和耐腐蚀性能。公开号为CN 106811704A提出一种屈服强度500MPa级低屈强比桥梁钢及其制造方法，其强度级别达到了500MPa级，且钢板屈强比在0.85以下，但其产品性能并未涉及疲劳强度和耐腐蚀性能。由此可以看出，现有技术中对高性能桥梁钢的耐候性研究较少，急需大力发展免涂装耐候钢，实现钢桥的高效绿色制造。

我国免涂装耐候钢在桥梁建设中的应用尚处初级阶段，根据我国的环境特点，大气腐蚀可分为乡村大气、海洋大气和工业大气。东部沿海区域，具有高盐高湿的海洋大气环境和高湿高酸的工业大气环境。为了实现经济性与节能环保，耐候桥梁钢应在满足更高强度要求的同时，满足易焊性及工业大气和沿海大气环境的耐候性。

发明内容

本发明的目的是提供一种500MPa级强韧耐候桥梁钢及其制备方法，通过成分和工艺的设计获得针状铁素体+贝氏体铁素体+M-A组元的多相复合组织，实现高强度、强韧性、耐候性与焊接性的良好匹配。

本发明的技术方案为：一种500MPa级强韧耐候桥梁钢，其化学成分按质量百分比为：C 0.04-0.06，Si 0.25-0.35，Mn 1.20-1.30，Cr 0.40-0.50，Ni 0.30-0.40，Cu 0.27-0.37，Mo 0.2-0.7，P 0.015，S 0.006，Nb 0.020-0.030，V 0.015-0.025，Ti 0.007-0.017，Al 0.015-0.040，余量为Fe和不可避免的杂质。

该桥梁钢中，C可以有效提高强度，但是会造成焊接性能和韧性的下降，采用低C设计可提高钢板焊接性能，提高钢板耐大气腐蚀性能、低温冲击韧性和成型性。因此，将C含量控制在0.04%≤C≤0.06%的范围。

Si促使钢水脱氧并能够提高钢板强度，硅和钼、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。Si元素过多会使焊接性能和塑性下降。因此将Si含量控制在0.25%≤Si≤0.35%的范围。

Mn主要起固溶强化作用，可以通过增加Mn来弥补因C含量降低导致的钢板强度不足。但较高的Mn含量会加剧铸坯的中心偏析，从而造成钢板带状组织严重，影响钢板耐大气腐蚀性能。因此将Mn含量控制在1.20%≤Mn≤1.30%的范围。