[发明专利]一种420MPa级耐候桥梁钢及其生产方法

说明书

一种420MPa级耐候桥梁钢及其制备方法，化学成分及质量百分含量为：C 0.05～0.07、Si 0.25～0.50、Mn 1.10～1.70、P≤0.020、S≤0.010、Cu 0.28～0.35、Ni 0.20～0.30、Cr 0.45～0.55、Mo≤0.10、Nb 0.008～0.030、Ti 0.010～0.030、V 0.005～0.015、Als 0.020～0.035、Ca 0.0020～0.0050、O≤0.0040、N 0.0025～0.0080，余量为Fe及不可避免的杂质；其中1.8≤Nb/C+V/N≤3.5。采用低C‑适量Si、Mn‑微量Nb‑V‑N合金化思路，并采用高Cr低Cu、Ni的低成本思路添加适量Cu‑Cr‑Ni保证耐候性能，得到低成本、综合性能优异、生产工艺窗口宽、易实现批量工业化生产的420MPa级耐候桥梁钢，本发明的成分体系配合优化的TMCP+回火制备工艺，降低了对生产装备能力要求，适于中小型钢厂批量工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种420MPa级耐候桥梁钢及其生产方法，属于耐候钢材生产技术领域。

背景技术

近年来，桥梁建设迅猛发展，随着免涂装耐候铁路桥梁跨雅鲁藏布江藏木特大桥和免涂装耐候公路桥官厅水库特大桥的建成，耐候钢因其兼具优异的力学性能、焊接性和耐候性能越来越得到人们认可，钢结构桥梁建设对耐候桥梁钢的需求也越来越大。目前，为达到优异的力学、焊接和耐候多项性能指标，420MPa级耐候桥梁钢中的Cu、Ni、V等贵重合金元素添加量较大，合金成本较高；同时，制备工艺严苛，对生产装备能力（大扭矩、高轧制力）要求高，尤其是厚板的生产制造，此类产品生产供货一直被国内大型钢铁制造厂垄断，中小型钢厂受装备能力限制，无法生产。现有高性能耐候桥梁钢远不能满足建设需求日益增长的需要。

针对上述技术问题，国内相关研究人员在降合金成本、优化制备工艺方面也进行了大量的探索：

授权公告号为CN103361569B的发明专利“一种超低温耐候结构钢板及其生产方法”，控制Mn、C 含量(≤1.00%、0.07～0.10%)，且Mn/C≥10，确保钢板晶粒均与细小，保证良好的超低温韧性，同时控制Ti/N≥3.4，形成均匀细小TiN粒子，提高母材的强度和焊接性能，贵金属元素Ni、Nb含量较低，未添加V，成本较低，屈服强度达到了420MPa级，但其抗拉强度较低（≤570MPa），不满足420MPa级钢相关标准要求，且其耐候指数I仅≥6.34，耐候性能不足，未实现420MPa级高强度、易焊接和高耐候性的良好匹配，不能够满足工程建设需求。

授权公告号为CN102534384B的发明专利“一种无Cr高性能耐候桥梁钢及其制备方法”，添加较高的Ni、Nb的元素(0.20～0.40%、0.30～0.80%、0.04～0.07%)，细化晶粒，提高钢板的强韧性，强度和低温冲击性能都较好，并通过超低C(0.02～0.05%)的设计，减少了碳化物的形成，提高钢的焊接性能，但Ni、Nb含量较高，提升了生产成本，且其耐候性较低，I仅为6.3。

公开号为CN106011647A的发明专利“一种460MPa级别特厚板及其生产方法”，采用C-Mn-Nb-V-Ti（0.14～0.17%、1.40～1.80%、≥0.020%、≥0.020%、≥0.010%）成分体系结合超快冷速可生产厚规格460MPa级钢板为了降低成本，通过加快冷速，提高过冷度，降低相变温度，从而细化组织，提高强韧性，从而适当降低Nb、Ti、V微合金元素用量，但是较快的冷速，使得钢板内部产生较高的内应力，轧制板型较差，需要通过矫直机矫正板型，需要产线配备大矫直力的矫直机，即使板型矫正，但是钢板内应力未得到有效释放，钢板在后续切割和焊接过程中，内应力释放，板子会产生变形，影响使用和焊接。且其0℃冲击仅为105J，韧性较差，且-40℃低温韧性未报到，不能够满足桥梁钢实际应用的要求。