[发明专利]热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及金属材料领域的一种热轧态高强度桥梁用钢及其制造方法，该热轧态高强度桥梁用钢的最小屈服强度为500MPa，且在低温-40℃冲击功大于47J，耐大气腐蚀性能优良。

背景技术

随着大型钢结构桥梁向全焊接结构和高参数方向发展，对桥梁结构的安全可靠性要求越来越严格。这就对桥梁钢钢板质量提出了更高的要求，即不仅具有高强度以满足结构轻量化要求，而且应具有优良的低温韧性、焊接性和耐蚀性等，以满足钢结构的安全可靠、长寿等要求。在此背景下，国内外材料工作者提出了高性能钢的概念，所谓高性能钢是指材料的某项或几项性能较传统钢材得到改善的钢材，其除了具备高强度外，焊接性能、低温冲击韧性，尤其是耐腐蚀性能有大幅度的提高。

传统工艺大多采用调质(淬火+回火)工艺制备高性能钢桥梁钢，其成本较高。为此，人们又发展出了通过热轧(控轧+控冷)制备高性能桥梁钢的工艺，采用这种工艺制成的高性能桥梁钢具有成本低、板长度更长、焊缝数量减少等优势。

在国外，专利号为US6056833、US6187117的发明专利均提出了强度级别为485MPa的热轧态耐候桥梁钢，但是这两种热轧态耐候桥梁钢中均需加入一定量的钒，这就导致钢种的焊接韧性差，焊接冷裂纹敏感性系数Pcm值较高，且低温冲击韧性也只能达到-23℃的要求。

而在国内，2007年初武钢推出了第五代桥梁钢WNQ570(Q420qE)，并将该钢种用于京沪高铁南京大胜关长江大桥的建设，其具体性能指标在国内专利CN1609257A中有详述。该钢种采用非调质控轧控冷工艺，具有良好的低温韧性和焊接性，但强度和耐候性能等仍有待提高。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢，其组成简单，成本低廉，且具有不小于500MPa的屈服强度，以及良好的低温韧性、焊接性和耐候性能，从而克服了现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢，其特征在于，所述耐候桥梁钢包含的化学成分按重量百分计为：

C 0.03-0.08％、Si≤0.5％、Mn 1.0-1.5％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cu0.30-0.60％、Ni 0.20-0.50％、Cr 0.40-1.0％、Mo 0.15-0.35％、Nb 0.030-0.080％、Ti≤0.04％、Als≤0.04％，以及余量的Fe及杂质元素。

进一步地讲：所述耐候桥梁钢的屈服强度在500MPa以上，且-40℃低温冲击功大于47J。

所述耐候桥梁钢的焊接冷裂纹敏感性系数Pcm≤0.23％、ASTM G101-01耐腐蚀指数I＞6.5；

所述Pcm和I分别由下式得出：

Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B

I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)-7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)2。

本发明的另一目的在于提出一种用于制备上述热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢的方法，该方法为：

取与所述热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢具有相同化学组成的铸坯在1200-1300℃预热2-3小时后，采用两阶段轧制，粗轧开轧温度≥1050℃，累计下压量≥60％，精轧开轧温度≤950℃，精轧结束温度≤850℃，精轧累计下压量≥70％，然后以10-20℃/s的冷却速率将轧件冷却到480～530℃，制得目标耐候桥梁钢。

具体而言：所述目标耐候桥梁钢的屈服强度在500MPa以上，且-40℃低温冲击功大于47J。

所述铸坯是按如下工艺制备的：

按所述热轧态屈服强度500MPa级耐候桥梁钢的化学组成配置冶炼原料，冶炼原料经冶炼、铁水预脱硫、转炉顶底复合吹炼、RH真空循环脱气以及稀土或Ca处理后，经全流程保护浇注，形成目标铸坯。

以下从成分设计等方面对本发明的技术方案作详细说明：

本发明的C含量选择在0.03％-0.08％。C元素是钢的主要固溶强化元素，并且可以形成碳化物，起到析出强化的作用。碳含量太低，强化效果不明显，太高时会大大降低钢的韧性和焊接性能。

本发明的Si含量在≤0.5％。Si元素主要以固溶强化形式提高钢的强度，但含量不可过高，以免降低钢的韧性和焊接性能。