[发明专利]高韧性窄屈服强度桥梁管桩用中厚钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁管桩结构用中厚钢板技术领域，特别是提供了高韧性窄屈服强度桥梁管桩用中厚钢板及其生产方法，具有优良低温韧性、焊接性能和窄屈服强度范围的管桩工程结构用中厚钢板。

背景技术

现代经济社会和交通的发展，使得桥梁结构所承受的载重逐倍增加，其线路的坡度和曲线标准要求又高，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。钢管桩作为支撑桥梁结构总重的基础，决定了该类钢种必须具有稳定的强度、韧性和良好的可焊性等性能指标。这对于保证交通运输安全、提高桥梁使用寿命具有重要意义。

桥梁工程管桩用钢普遍应用屈服强度345MPa级的低合金热轧板卷，厚度不大于20mm，采用螺旋焊管制造钢管桩，在相对硬土地基上施工，并与混凝土等材料复合使用。而在沙质等软土地基上建设桥梁工程，可采用斜钢管桩结构，深入地下百米以上，靠结构摩擦来支撑整个桥梁。

管桩设计特点的变化，给选材带来了新的挑战，钢板需求特点也发生了变化，厚度由20mm以内的卷板变为40～60mm的厚钢板；钢板的性能稳定性要求更严格，同时受原有卷管机的能力限制，钢管制造厂家普遍希望能够对屈服强度的波动范围进行限定，例如要求较厚规格钢板的屈服强度不大于400MPa，以避免高强度钢板投料造成设备损坏。

另外，钢管桩深入地下，除承受桥梁自重外，还承受桥体的各种冲击载荷，必须要求钢板具有优良的低温韧性。而且，现代桥梁结构为大型焊接结构工程，钢管桩也采用直缝自动埋弧焊进行焊接，自动化程度高，焊接性能优劣直接影响到焊接效率，良好的焊接性能对桥梁工程钢管桩结构用钢的应用至关重要。因此，开发窄屈服强度范围、高韧性、良好的焊接性能的桥梁工程钢管桩结构用中厚钢板对促进桥梁工程建设有重大意义。

虽然业界开发了屈服强度为345MPa卷板制造桥梁等工程用钢管桩，但是适用这种仅靠钢管桩的结构强度支撑桥体设计的钢种，尤其是有较窄的屈服强度范围，又具 有良好韧性和焊接性能的桥梁工程钢管桩用中厚钢板未见公开报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性窄屈服强度桥梁管桩用中厚钢板及其生产方法，针对目前新型桥梁工程建设市场对管桩用钢的需求特点，本发明在宽厚板生产线上采用热轧技术生产高韧性、易焊接，并具有窄屈服强度范围的桥梁工程管桩结构用钢板。

本发明制备的高韧性窄屈服强度桥梁管桩用中厚钢板，其化学成分按质量百分数为：C:0.08～0.12％，Si:0.1～0.4％，Mn:1.2～1.5％，Alt:0.02～0.04％，Nb:0.015～0.030％，Ti:0.008～0.02％，其余为Fe和不可避免杂质。利用上述化学成分的宽厚连铸板坯，采用奥氏体再结晶区大比例压下和奥氏体未结晶区高终轧温度轧制工艺，生产钢板厚度规格为40～60mm，屈服强度345～400MPa，抗拉强度≥470MPa，-40℃纵向冲击功≥100J，延伸率≥25％，钢板微观组织为铁素体+珠光体组织。

其生产工艺具体如下：

1、加热制度：将钢坯加热到1150～1200℃，保证钢坯在炉时间≥250min。

2、轧制工艺：采用宽度2000mm～2400mm，厚度300～400mm的连铸坯，轧制分为两阶段，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制；再结晶区轧制总压下比不少于5，终轧温度1000≥℃；中间待温厚度控制在成品厚度的1.2～1.5倍，控制未再结晶区开轧温度≤920℃，终轧温度在860～880℃；轧后不水冷。

本发明的优点在于：采用较低的碳(C:0.08～0.12％)，改善了钢板焊接性和低温韧性；钢板的轧制成型，大部分在高温的奥氏体再结晶区完成，充分细化奥氏体组织，而且此时钢的变形抗力低，轧机容易实现，生产效率高，相对于正火钢成本低；为保证钢板板形，在再结晶区留有一定的压下量；钢板在较高的终轧温度轧制后，在空气中稳定冷却，在接近平衡态条件下发生相变，组织类型稳定、均匀，力学性能稳定。

本发明生产的钢板成本较低，综合力学性能满足桥梁工程管桩用钢对各项力学性能的要求：厚度范围40～60mm，屈服强度稳定在345～400MPa，抗拉强度≥470MPa，‐40℃低温冲击功稳定达到≥100J，能够满足桥梁工程管桩结构用中厚钢板对窄屈服强度、低温冲击和焊接性能的要求。

具体实施方式

实施例1