[发明专利]一种TMCP型屈服420MPa桥梁钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种TMCP型屈服420MPa桥梁钢板及其生产方法。

背景技术

目前，国内在建的沪通大桥、平潭大桥以及将要启动建设的五峰山大桥项目，代表了国内桥梁制造的最高水平，其设计方均为中铁大桥局集团。近年来，在国内桥梁制造的龙头企业中铁山海关桥梁厂和燕山大学的共同推动下，桥梁钢的交货状态大力向易焊的TMCP型过渡，这也代表了我国桥梁钢的发展方向。

最新颁布的GB714-2015将热机械轧制（TMCP或TMCP+回火）交货的桥梁钢成分单独列出，将碳含量、碳当量、焊接裂纹敏感指数限定在较低值，强度、质量级别为Q345qC到Q500qF。同时所有强度等级桥梁钢冲击功均值提升至120J以上，而且将屈强比不高于0.85作为推荐值，良好板形也将成为衡量产品好坏的重要方面。根据国内最新的桥梁设计要求，屈服370MPa、420MPa和500MPa将成为使用的主要强度级别。370MPa将成为主流，关键部位将使用420MPa级，部分大型桥梁将使用500MPa级。

发明内容

本发明的目的是提供一种TMCP型屈服420MPa桥梁钢板；本发明还提供一种TMCP型屈服420MPa桥梁钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TMCP型屈服420MPa桥梁钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.07-0.09%，Si：0.25-0.50%，Mn：1.40-1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ni：0.15-0.25%，Cr：0.10-0.20%，Nb：0.020-0.030%，Al：0.030-0.050%，V：0.030-0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢板采用的化学成分设计，碳、锰固溶强化；加入少量的Nb、V、Ni、Cr细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续精准的控轧控冷工艺，钢板具有良好的力学性能。其中，各组分及含量在本发明中的作用是：

C：0.07-0.09%，碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。

Si：0.25-0.50%，在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：1.40-1.60%，锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。

P≤0.015%，S≤0.005%，在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：0.030-0.050%，铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：0.020-0.030%，铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出强化基体；焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

Ni：0.15-0.25%，镍溶于奥氏体，抑制奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，提高钢板低温韧性。

V：0.030-0.040%，V的主要作用是γ-α转变过程中的相间析出和在铁素体中的析出强化。

本发明所述钢板为贝氏体、铁素体的复合组织，最大厚度为70mm。

本发明所述钢板屈服强度在420-520MPa，抗拉强度在540-620MPa之间，屈强比≤0.85；板厚中心-40℃冲击功≥150J；焊接裂纹敏感系数（Pcm）为0.16-0.21%，碳当量（Ceq）0.34-0.42%。

本发明还提供了一种TMCP型屈服420MPa桥梁钢板的生产方法，所述方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序；所述轧制工序，采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制。

本发明所述冶炼工序，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，钢水温度达到1530-1550℃转入VD炉真空脱气处理，所述真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min；