阅读说明：本技术 一种特厚桥梁结构用钢的生产方法 (Production method of steel for super-thick bridge structure ) 是由 李中平 李建宇 周文浩 熊祥江 张勇伟 阳小兵 史术华 范明 王双双 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：一种特厚桥梁结构用钢的生产方法,工艺路线为铁水预处理→转炉→精炼→连铸→加热→轧制→冷却→回火,其特征在于：钢的化学成分重量百分含量为C=0.05%～0.07%、Si=0.15%～0.30%、Mn=1.50%～1.60%、P≤0.015%、S≤0.005%、Alt=0.020%～0.045%、Nb=0.030%～0.040%、Ti=0.012%～0.020%、Cr=0.16%～0.20%,Pcm≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。克服了连铸坯轧制特厚度板压缩比不够的困难,解决了厚板轧制过程中轧制力沿厚度方向渗透、心部变形不足的问题,仅采用连铸坯、TMCP+T工艺便能制造出厚度80～120mm强度430MPa桥梁结构用钢,钢板生产周期短、制造成本低。(A production method of steel for an ultra-thick bridge structure comprises the following process routes of molten iron pretreatment → converter → refining → continuous casting → heating → rolling → cooling → tempering, and is characterized in that: the steel comprises the following chemical components, by weight, 0.05-0.07% of C, 0.15-0.30% of Si, 1.50-1.60% of Mn, less than or equal to 0.015% of P, less than or equal to 0.005% of S, 0.020-0.045% of Alt, 0.030-0.040% of Nb, 0.012-0.020% of Ti, 0.16-0.20% of Cr, less than or equal to 0.20% of Pcm, and the balance of Fe and inevitable impurities. The method overcomes the difficulty that the compression ratio of the extra-thick plate rolled by the continuous casting billet is not enough, solves the problems of permeation of rolling force along the thickness direction and insufficient core deformation in the thick plate rolling process, can produce the steel with the thickness of 80-120 mm and the strength of 430MPa for the bridge structure only by adopting the continuous casting billet and TMCP + T processes, and has short production period and low production cost.)

一种特厚桥梁结构用钢的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种特厚桥梁结构用钢的生产方法。

背景技术

公路桥梁、铁路桥梁、跨海隧道、跨海大桥的建设对于桥梁结构用高性能钢的需求越来越大。未来桥梁用钢正朝着高钢级、特厚板、强韧性、低屈强比、优良断裂韧性等方向发展。由于大跨度、结构复杂、大流量桥梁项目陆续开工建设，普通壁厚的桥梁结构用钢已满足不了桥梁建设发展的需求，成为制约桥梁技术发展的一大瓶颈。

中国专利CN111118401A公布了“一种高性能大厚度易焊接桥梁结构及其制造”，该发明采用320-450mm厚规格断面连铸坯，铸坯加热在炉时间长达480min，浪费了煤气，制约了产能；同时，该发明还添加了贵重合金Mo，虽然达到提高材料的强度与淬透性目的，但无形中却增加了合金成本。

中国专利CN108411188A公布了“一种高直止裂和疲劳强度厚钢板及其制备方法”，其中合金元素Cu=0.30%~0.35%，Cr=0.27%~0.31%，Ni=0.40%~0.50%，贵重合金含量添加较多，虽然达到了提高了钢的淬透性与改善了材料的韧性，但制造成本却大大增加。

中国专利CN105695869A公布了“屈服强度450MPa级桥梁用热轧钢板及其制造方法”，该发明无法摆脱压缩比的限制，只适用于薄规格桥梁结构用钢板的生产，不能满足特厚钢板的生产。

综上所述，目前特厚桥梁用钢板存在有许多缺陷：（1）添加贵重合金较多，制造成本高；（2）采用大规格尺寸铸坯，加长在炉时间，制约产量，生产效率低；（3）厚度＞80mm桥梁结构用钢均采用连铸坯＞320mm生产，特厚规格的桥梁结构用钢产品性能稳定性不高等；(4)目前对于厚规格（大于80mm）桥梁钢，大多钢厂均采用正火或调质处理，这种工艺工序流程长。

发明内容

本发明旨在提供一种特厚桥梁结构用钢的生产方法，以解决现有上述特厚桥梁结构用钢过程中的生产技术问题。采用300mm厚度的连铸坯制造出壁厚80~120mm桥梁结构用钢板，钢板的屈服强度≥430MPa，屈强比≤0.82，-40℃冲击韧性≥200J，尤其的厚度拉伸大于45%，具有良好抗层状撕裂能力，钢板生产周期短，制造成本低。

本发明的技术方案：

一种特厚桥梁结构用钢的生产方法，工艺路线为铁水预处理→转炉→精炼→连铸→加热→轧制→冷却→回火。钢的化学成分重量百分含量为C=0.05%~0.07%、Si=0.15%~0.30%、Mn=1.50%~1.60%、P≤0.015%、S≤0.005%、Alt=0.020%~0.045%、Nb=0.030%~0.040%、Ti=0.012%~0.020%、Cr=0.16%~0.20%，Pcm≤0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤：

（1）炼钢连铸：按照洁净钢控制生产，过热度6~15℃，电磁搅拌电流240~280A，频率5~6.5HZ，动态轻压下5~6mm，坯料断面300×2270mm，中心偏析C类≤0.5；

（2）加热：热态铸坯通过传送辊道直接运送至加热炉，入炉温度400~650℃，炉膛温度1100~1240℃，在炉总时间220~260min；

（3）粗轧：中间坯设定140~150mm，开轧温度1120~1160℃，终轧温度≥980℃，道次5~9道；

（4）精轧：开轧温度840~860℃，终轧温度770~800℃，道次7~9道；

（5）冷却：轧后通过Mulpic快速冷却，高压段水压4~5bar，水量160~180m³/min，辊速0.25~0.35m/s；钢板在低压段进行摆动冷却至室温，水压0.8~1.2bar，水量480~530m³/min，辊速0.45~0.5 m/s；开始冷却温度760~800℃，冷却速率5~12℃，返红温度380~430℃；

（6）回火：回火温度400±10℃，保温时间1.8×壁厚min，回火后空冷至常温。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：克服了连铸坯轧制特厚度板压缩比不够的困难，解决了厚板轧制过程中轧制力沿厚度方向渗透、心部变形不足的问题，仅采用连铸坯、TMCP+T工艺便能制造出厚度80~120mm强度430MPa桥梁结构用钢，钢板生产周期短、制造成本低。

附图说明

图1为钢板金相组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的内容。

实施例1：80mm桥梁结构用钢板的生产方法。

钢的化学成分重量百分含量：C=0.06%、Si=0.20%、Mn=1.54%、P=0.012%、S=0.004%、Alt=0.035%、Nb=0.036%、Ti=0.016%、Cr=0.17%，Pcm=0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤：

（1）炼钢连铸：按照洁净钢生产控制，过热度10℃，电磁搅拌电流254A，频率5.8HZ，动态轻压下5.4mm，坯料断面300×2270mm，中心偏析C类0.5。

（2）加热：热态铸坯通过传送辊道直接运送至加热炉，入炉温度：580℃，炉膛温度：1120~1220℃，在炉总时间：248min。

（3）粗轧：中间坯设定142mm，开轧温度1150℃，终轧温度986℃，道次7道。

（4）精轧：开轧温度855℃，终轧温度788℃，道次9道。

（5）冷却：轧后通过Mulpic快速冷却，高压段水压4.6bar，水量172m³/min，辊速0.26m/s；钢板在低压段进行摆动冷却至室温，水压0.9bar，水量522m³/min，辊速0.46m/s；开始冷却温度770~790℃，冷却速率8℃/s，返红温度390~420℃。

（6）回火：回火温度406℃，保温时间：144min，回火后空冷至常温。

实施例2：100mm桥梁结构用钢板的生产方法。

钢的化学成分重量百分含量：C=0.06%、Si=0.26%、Mn=1.56%、P=0.008%、S=0.002%、Alt=0.032%、Nb=0.034%、Ti=0.015%、Cr=0.19%，Pcm=0.18%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤：

（1）炼钢连铸：按照洁净钢生产控制，过热度8℃，电磁搅拌电流252A，频率6.1HZ，动态轻压下5.8mm，坯料断面300×2270mm，中心偏析C类0.5；

（2）加热：热态铸坯通过传送辊道直接运送至加热炉，入炉温度：510℃，炉膛温度：1140~1220℃，在炉总时间：245min；

（3）粗轧：中间坯设定145mm，开轧温度1145℃，终轧温度985℃，道次7道；

（4）精轧：开轧温度852℃，终轧温度770~790℃，道次9道；

（5）冷却：轧后通过Mulpic快速冷却，高压段水压4.8bar，水量173m³/min，辊速0.26m/s；钢板在低压段进行摆动冷却至室温，水压1.1bar，水量515m³/min，辊速0.48 m/s；开始冷却温度760~780℃，冷却速率7℃，返红温度380~410℃；

（6）回火：回火温度408℃，保温时间：180min，回火后空冷至常温。

表1 钢的性能检测结果