一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法
阅读说明：本技术 一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法 (Method for reducing corrosion-resistant steel cracks for bridge support ) 是由 郭勇 赵红图 陈振 张洪涛 吉杏斗 韩年 王亚宁 周占宇 安晓意 于 2021-01-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法,该方法通过在原料中添加Nb、Ti、稀土合金和采用硅钙钡作为脱氧剂等方法,配合工艺的改进与优化,解决了现有技术中耐腐蚀钢材易出现裂纹的问题,在提高材料耐腐蚀性能和力学性能的同时,有效减少了耐腐蚀钢的裂纹敏感性,提高了桥梁支座的成品率,降低了桥梁支座用钢出现裂纹的概率,具有很高的经济效益。(The invention provides a method for reducing the cracks of corrosion-resistant steel for a bridge bearing, which solves the problem that the corrosion-resistant steel is easy to crack in the prior art by adding Nb, Ti and rare earth alloy into raw materials, adopting silicon, calcium and barium as deoxidizers and the like and matching with the improvement and optimization of the process, effectively reduces the crack sensitivity of the corrosion-resistant steel while improving the corrosion resistance and the mechanical property of the material, improves the yield of the bridge bearing, reduces the crack probability of the steel for the bridge bearing and has high economic benefit.)
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域技术领域，尤其涉及一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法。
背景技术
桥梁支座是桥梁建设的重要材料，位于桥墩墩台之上，在桥面与墩台之间起到支撑和缓冲作用。随着桥梁建筑更广泛的建设，桥梁支座的服役环境更苛刻，普通碳钢已经无法满足特殊环境的要求，尤其是沿海区域的海洋环境，于是桥梁支座用耐腐蚀钢被开发出来。耐腐蚀钢要求具有较高的强度、冲击韧性、耐大气腐蚀性能。
公开号为CN105624586A，名称为《一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢》的中国专利，公开了一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢，其公开的耐腐蚀桥梁支座用钢提高了材料的耐腐蚀性能和力学性能，能够满足工程对不同耐腐蚀等级和强度等级的需要。然而，由于该材料的合金元素含量较高，使得钢的裂纹敏感性较高，在使用过程中易出现裂纹，从而造成一定的安全隐患。桥梁工程都要求非常高的安全系数，所以桥梁支座用钢严禁出现裂纹缺陷。而现有技术中，耐蚀钢的生产工艺或制造方法无法降低裂纹敏感性，导致废品率较高。故本发明提出了一种新的生产方法，以期能够显著降低耐蚀钢的裂纹敏感性，减少桥梁支座铸钢件裂纹缺陷的产生。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法，包括以下步骤：
1、一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选用低磷低硫的废钢和所需的合金材料，采用碱性电弧炉冶炼钢水，所述钢水中包括以下重量份的元素：
C0.08-0.15％；Si0.16-1.0％；Mn0.5-1.6％；Cr0.60-11.0％；Ni0.30-2.0％；Al0.01-0.5％；Nb0.02-0.05％；Ti0.01-0.03％；P≤0.015％；S≤0.015％；Cu≤0.80％；V≤0.06％；Mo≤0.35％；其余为Fe和不可避免的杂质；
2)向钢包内加入脱氧剂和稀土合金，然后出钢；
3)将钢水浇入铸型内，待铸件凝固冷却后，采用气冲锤锤击去除冒口，所述铸型为砂铸工艺造型，冒口设置为缩颈发热冒口，在冒口根部设易割片；
4)铸件进行热处理：先进行正火预处理，然后进行调质热处理，最后进行回火热处理；
5)对热处理完毕后的铸件进行成品机械加工，然后组装为桥梁支座。
进一步的，所述步骤2)中的脱氧剂为硅钙钡，添加量为2-3kg/吨钢水。
进一步的，所述步骤2)中稀土合金的添加量为0.5-1.5kg/吨钢水。
进一步的，所述步骤2)中的出钢温度为1620-1650℃。
进一步的，所述步骤3)中的浇注温度为1540-1580℃
进一步的，所述步骤4)中的升温速度为60-80℃/h；
进一步的，所述步骤4)中正火预处理的处理方法如下：将炉温由常温至650℃，保温2-4h，然后将炉升至900-950℃升温速度，保温4-6h，然后炉冷至500℃以下空冷至室温。
进一步的，所述步骤4)中调质热处理的处理方法如下：将炉温升至900-950℃，保温4-6h，在浓度为5％-10％、温度为15℃-35℃的NaCl溶液中淬火，工件出水温度为100℃-150℃。
进一步的，所述步骤4)中回火热处理的处理方法如下：将炉温升至650℃-700℃，保温4-7h，空冷至室温。
本发明通过在原料中添加Nb和Ti，并结合电弧炉冶炼钢水的处理方法，将原料中的P、S元素含量控制在0.012％以下。
本发明采用硅钙钡作为脱氧剂，有效的将原料中的Al含量控制在0.05％以内，同时达到显著净化钢水的效果。
本发明在出钢时，向钢包内加入了一定量的稀土合金，对钢水中的夹杂物进行变质处理，消除了晶间裂纹倾向。
本发明在浇注生产桥梁支座铸钢件时，采用缩颈冒口作为铸钢件上的补缩冒口，并且待铸件冷却后，采用气冲锤击落冒口代替传统的热割冒口，消除了热应力导致的裂纹缺陷。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明所述的减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法，在提高了材料的耐腐蚀性能和力学性能的同时，有效减少了耐蚀钢的裂纹敏感性，提高了桥梁支座的成品率，降低了因桥梁支座用钢出现裂纹的概率，具有很高的经济效益。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明所述减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法，包括以下步骤：
1)选用低磷低硫的废钢和所需的合金材料，采用碱性电弧炉冶炼钢水，所述钢水中包括以下重量份的元素：
C0.08-0.15％；Si0.16-1.0％；Mn0.5-1.6％；Cr0.60-11.0％；Ni0.30-2.0％；Al0.01-0.5％；Nb0.02-0.05％；Ti0.01-0.03％；P≤0.015％；S≤0.015％；Cu≤0.80％；V≤0.06％；Mo≤0.35％；其余为Fe和不可避免的杂质；
2)向钢包内加入脱氧剂和稀土合金，然后出钢；
3)将钢水浇入铸型内，待铸件凝固冷却后，采用气冲锤锤击去除冒口，所述铸型为砂铸工艺造型，冒口设置为缩颈发热冒口，在冒口根部设易割片；
4)铸件进行热处理：先进行正火预处理，然后进行调质热处理，最后进行回火热处理；
5)对热处理完毕后的铸件进行成品机械加工，然后组装为桥梁支座。
在一个实施例中，所述步骤2)中的脱氧剂为硅钙钡，添加量为2-3kg/吨钢水。
在一个实施例中，所述步骤2)中稀土合金的添加量为0.5-1.5kg/吨钢水。
在一个实施例中，所述步骤2)中的出钢温度为1620-1650℃。
在一个实施例中，所述步骤3)中的浇注温度为1540-1580℃
在一个实施例中，所述步骤4)中的升温速度为60-80℃/h；
在一个实施例中，所述步骤4)中正火预处理的处理方法如下：将炉温由常温至650℃，保温2-4h，然后将炉升至900-950℃升温速度，保温4-6h，然后炉冷至500℃以下空冷至室温。
在一个实施例中，所述步骤4)中调质热处理的处理方法如下：将炉温升至900-950℃，保温4-6h，在浓度为5％-10％、温度为15℃-35℃的NaCl溶液中淬火，工件出水温度为100℃-150℃。
在一个实施例中，所述步骤4)中回火热处理的处理方法如下：将炉温升至650℃-700℃，保温4-7h，空冷至室温。
以下结合实施例对本发明提供的减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法进行进一步说明。
实施例1
一种减少桥梁支座用耐腐蚀钢裂纹的方法，包括以下步骤：
1)选用低磷低硫的废钢和所需的合金材料，采用碱性电弧炉冶炼钢水，所述钢水中包括以下重量份的元素：C0.085％；Si0.45％；Mn0.92％；Cr3.12％；Ni0.52％；Al0.042％；Nb0.036％；Ti0.025％；P0.012％；S0.010％；Cu0.36％；V0.04％；Mo0.21％；其余为Fe和不可避免的杂质；
2)向钢包内加入2.0kg/吨钢水的硅钙钡和1.0kg/吨钢水的稀土合金，然后出钢；
3)将钢水浇入铸型内的浇注温度为1560℃，待铸件凝固冷却48h后，采用气冲锤锤击去除冒口，所述铸型为砂铸工艺造型，冒口设置为缩颈发热冒口，在冒口根部设易割片；
4)铸件进行热处理：
正火热处理：以60℃/h的速度将炉温由常温至650℃，保温2h，然后将炉温由650℃升至940℃，保温6h，然后炉冷至500℃以下空冷至室温；
调质热处理：以70℃/h的速度将炉温升至930℃，保温5h，在浓度为6％、温度为24℃的NaCl溶液中淬火，工件出水温度为120℃；
回火热处理：以70℃/h的升温速度，将炉温升至680℃，保温6h，空冷至室温；
5)对热处理完毕后的铸件进行成品机械加工，然后组装为桥梁支座。
实施例2
同实施例1，区别在于：硅钙钡的添加量为3.0kg/吨钢水。
实施例3
同实施例1，区别在于：稀土合金的添加量为1.5kg/吨钢水。
实施例4
同实施例1，区别在于：同实施例1，区别在于：Nb的含量为0.045％，Ti的含量为0.03％。
对比例1
按照公开号为CN105624586A，名称为《一种适用于海洋环境的耐腐蚀桥梁支座用钢》所述方法制备出的耐腐蚀桥梁支座用钢。
测试例1
对实施例1-4和对比例1得到工件的力学性能进行测试，结果如下:
编号
R<sub>p0.2</sub>，MPa
R<sub>m</sub>，MPa
A，％
Z，％
A<sub>kv</sub>(室温)，J
A<sub>kv(</sub>-40℃)，J
实施例1
499
612
21.4
64
135
54
实施例2
503
605
20.6
62
142
66
实施例3
437
595
23.2
68
137
62
实施例4
452
598
24.0
72
154
71
对比例1
379
572
18.3
56
117
32
通过上述结果可以看出，实施例1-4中得到的工件力学性能显著优于对比例1。然后分别对实施例1-4和对比例1中得到的工件进行加工，再进行磁粉探伤和超声波探伤检测。结果表明，实施例1-4中制备出的工件均未发现裂纹缺陷，合格率达100％，对比例1中制备出的工件发现少量细微的裂纹缺陷。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种铸造装置及铸造模具