[发明专利]一种高强度厚规格管桩用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及连续热轧金属板带技术领域，尤其涉及一种桥梁、港口工程用高强度厚规格管桩用钢及其制造方法。

背景技术

管桩主要用于码头、桥梁等工程的水下承载结构，有些工程单根管桩的长度就超过50m，管桩通常采用热轧板卷经过螺旋埋弧焊接成管并内外表面进行防腐处理制造而成。由于工程的安全性能要求及管桩焊接工艺特点，管桩用钢不仅有强度的要求，而且对其焊接性能要求严格，焊缝需要通过无损探伤检测。以前国内一般普通工程根据工程的技术要求不同通常采用Q345B或Q345C牌号的钢种。随着重点桥梁工程及深水港口码头工程技术的发展，普通Q345B或Q345C已不能满足水下承载管桩要求。提高管桩用钢的强度已成为工程用管桩用钢的发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种高强度厚规格管桩用钢及其制造方法，既保证钢板厚度达到25.0mm，又使钢板具有高屈服强度和良好的低温冲击韧性。

本发明的技术方案是：在碳锰钢中添加Nb微合金化元素，并通过控制碳当量Ceq范围和轧制冷却工艺来获得稳定的力学性能，钢板厚度达到25.0mm。

本发明一种高强度厚规格管桩用钢，其化学成分的质量百分比(wt％)为：C：0.12～0.16；Si：0.20～0.50；Mn：1.30～1.50；P：≤0.015；S：≤0.010：Al：0.15～0.40；Nb：0.020～0.030，添加微量Ca，其余为铁和残余的微量杂质。

本发明一种高强度厚规格管桩用钢的制造方法，其生产工艺为：铁水预处理→转炉冶炼→炉后精炼→连铸→板坯加热→轧制→层流冷却→卷取。

铁水经脱硫处理后，进入转炉冶炼、脱氧及合金化处理，然后经LF炉采用深脱硫工艺并加入铁钙线进行夹杂物变性处理，精炼后的钢水由连铸机进行保护浇铸，铸坯冷装加热后送2250mm热连轧机。板坯加热温度1180～1220℃，高压水除鳞后由粗轧机组轧制，粗轧道次间也采用高压水除鳞，粗轧后经中间保温罩由精轧机组轧制，终轧温度840～880℃。轧后的钢卷经层流冷却快速冷却到610～650℃后卷取。

本发明通过合理的化学成分设计，采用转炉冶炼、精炼、连铸机保护浇铸及控轧控冷工艺，获得了厚度达到25.0mm，板卷屈服强度大于400MPa，抗拉强度大于545MPa，延伸率大于22％，具有良好的低温冲击韧性的钢板，适合用于重点桥梁和深水港口码头用管桩。

具体实施方式

下面对本发明做一步详细的介绍。

本发明一种高强度厚规格管桩用钢，其化学成分的质量百分比(wt％)为：C：0.12～0.16；Si：0.20～0.50；Mn：1.30～1.50；P：≤0.015；S：≤0.010：Al：0.15～0.40；Nb：0.020～0.030，添加微量Ca，其余为铁和残余的微量杂质。

本发明高强度厚规格管桩用钢的化学成分的优选质量百分比(wt％)为：C：0.13～0.15；Si：0.22～0.47；Mn：1.32～1.48；P：≤0.012；S：≤0.005：Al：0.18～0.35；Nb：0.021～0.027，添加微量Ca，其余为铁和残余的微量杂质。

由于C、Si、Mn都是固溶强化元素，元素含量的波动会引起力学性能的波动，为了减少性能的波动性，在以上化学成分范围的基础上增加碳当量Ceq的控制，Ceq＝C+Mn/5+Si/7，Ceq的控制范围为0.44～0.48。其中的C、Mn、S是指三种元素的质量百分比。

下面的表1为本发明的高强度厚规格管桩用钢的化学成分和力学性能实例

表1：本发明的高强度厚规格管桩用钢的化学成分和力学性能实例

备注：表1中的冲击功值系采用10mm×10mm×55mm试样的测量值。

本发明一种高强度厚规格管桩用钢的制造方法，其生产工艺为：铁水预处理→转炉冶炼→炉后精炼→连铸→板坯加热→轧制→层流冷却→卷取。

具体的工艺流程为：

1)铸坯厚度230mmm，连铸坯加热到1180～1220℃；

2)进行3～5次粗轧后，经保温罩进入精轧机进行轧制；

3)终轧温度为840～880℃；

4)采用间隔式层流冷却模式，冷却速度为≥15℃/S；

5)轧后钢卷经层流冷却快速冷却到610～650℃后卷取。

由于板厚度大，冷却的均匀性对板卷力学轧制的均匀性很重要，作为本发明方法的一种优选方式，层流冷却采用间隔式冷却控制模式，成品板卷的强度和延伸率性能稳定性好。

在轧制工艺控制稳定的情况下，实施该工艺在2250mm热轧生产线生产的25mm厚的高强度热轧管桩用板卷，抗拉强度为545～600MPa，屈服强度为400～460MPa，延伸率为22～25.5％，采用10mm×10mm×55mm试样的0℃纵向冲击功A_KV≥208J，-40℃纵向冲击功A_KV≥150J，-60℃纵向冲击功A_KV为80～127J，钢板具有高强度的同时具有良好的低温冲击韧性，也适合低温区域使用。应用本发明技术生产的产品适用于重点桥梁和深水港口码头用管桩。