[发明专利]冲击断口纤维率高的高强度桥梁用结构钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及低合金结构钢制造技术，具体地指一种冲击断口纤维率高的高强度桥梁用结构钢及其制备方法。

背景技术

桥梁由于架设的区域不同，对钢材的韧性需求也各有不同。目前国内高强度桥梁用结构钢的韧性需求普遍在-20℃及以上。应用较多的是D、E级钢。即-20℃和-40℃要求。但是，衡量一个钢种的韧性，不能仅凭钢板的低温冲击功，低温冲击功值高的钢板不一定韧性就好，更关键的一个指标是钢板冲击断口的纤维断面率，即纤维率(也称剪切面积)。只有纤维率达到一定的水平的时候，钢板的低温韧性才好，断裂倾向才低，应用才更安全。目前，国内外提高桥梁用高强度结构钢低温韧性的普遍的做法是在钢中加入一定量的提高钢板低温韧性的元素Ni、Mo，同时尽量降低钢中的有害元素P、S。但是上述合金元素价格昂贵，成本高昂。目前钢铁市场竞争压力非常大，成本降低是竞争的有效手段之一。

我国桥梁用钢量每年大约在400万吨左右。随着资源节约型社会的发展要求，通过恰当的市场工艺提升钢板实物性能来代替合金的减少或者免于添加成为一种趋势。一方面可减少合金资源的使用，节约资源；另一方面，生产成本下降，下游用户采购成本也随着下降。钢板供需双方都希望出现这样的局面。

基于上述思路，开发经济型的、低温韧性优异的新型高强度桥梁用结构钢，意义重大。其市场潜力很大，需求量会越来越大。

申请号为CN201110190892.2的中国发明专利公开了一种特厚桥梁用结构钢板Q345qDZ35钢板及其生产方法，化学成分及质量百分比如下：C：0.10～0.18、Si：0.20～0.50、Mn：1.30～1.60、P≤0.018、S≤0.005、微合金化元素Nb：0.030～0.060、Ti：0.015～0.030、(Nb+Ti)≤0.12、Als：0.020～0.050，其它为Fe和残留元素。该发明通过对铁水预处理到钢板热处理整个生产过程，制订了严格的工艺点控制标准，并严格执行，产品的实物质量性能富余量较大，其中屈服富余量在30～70MPa，抗拉富余量在30～60MPa，伸长率富余量为5～10％，冲击性能以及Z向性能均匀、且富裕量大。该发明用于生产特厚钢板Q345qDZ35，为保证钢板强度，需加入较高的C，有害元素P的含量稍高，且未添加稀土元素Ce。影响了钢板的焊接性能和低温韧性。

申请号为CN201010576668.2的中国发明专利公开了一种高性能建筑结构用钢及其制造方法低成本Q420qE桥梁用钢板的生产方法，申请号为CN201210239313.3的中国发明专利公开了一种超宽薄规格桥梁用结构钢板及其生产方法。它们的设计组分中C的含量均偏高，有害元素P、S的要求也较低，对焊接性能带来不利影响，对低温韧性不利，特别是不利于断口纤维率的提高。

申请号为CN201110123433.2的中国发明专利公开了一种桥梁结构钢及其生产方法，申请号为CN201010276628.6的中国发明专利公开了一种低成本屈强比可控高强度高韧性钢板及其制造方法，申请号为CN200810031916.8的中国发明专利公开了一种桥梁结构钢板及其生产方法，申请号为CN201310398905.4的中国发明专利公开了一种耐海洋环境腐蚀性能优良的焊接结构用钢及其制造方法。为了获得良好的低温韧性，它们的组分设计中均添加Ni、Mo等贵重合金元素，成本较高。