[发明专利]一种薄厚端性能均匀的楔形耐候桥梁用钢及其生产方法

说明书

本发明涉及一种薄厚端性能均匀的楔形耐候桥梁钢板，所述楔形钢板厚度≤80mm，其化学成分及重量百分含量为：C：0.07％‑0.09％，Si：0.15％‑0.35％，Mn：1.15％‑1.5％，P：≤0.02％，S：≤0.005％，Cu：0.3％‑0.42％，Ni：0.3％‑0.48％，Mo：0.06％‑0.10％，Cr：0.38％‑0.52％，Nb：0.06％‑0.08％，V：0.01％‑0.03％，Ti：0.012％‑0.025％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明利用Nb元素抑制奥氏体再结晶作用，对钢板施加总量较大的变形量，将楔形钢板的薄端和厚端组织畸变能均储存至临值，使薄端和厚端具有相同的起始相变状态，以获得力学性能均匀的楔形钢板。本发明楔形耐候桥梁钢板横向屈服强度为355MPa～395MPa，横向延伸率≥23％，‑20℃纵向冲击功平均值≥150J。

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，特别涉及一种薄厚端性能均匀的楔形耐候桥梁用钢及其生产方法。

背景技术

楔形钢板(见附图1)，又称纵向变截面钢板(longitudinally profiled，简称LP板)，是一种节约型钢板，主要用于造船和桥梁工程中，使用楔形钢板能够减少钢材使用量，减少焊接工程量，有助于缩减工程成本和工程周期，符合“绿色”、“可持续发展”的理念。最近十年我国新建厚板生产线基本均配有楔形轧制的功能，但楔形钢板批量供货能力仍然有限，至今楔形钢板还未能应用于国内桥梁工程中。

楔形钢板的厚度是沿着板纵向连续变化的，厚度直接影响钢板的温度变化，从而影响钢板的性能，通过调节成分和工艺配合同时保证楔形钢板薄端和厚端性能合格是生产难点之一。楔形钢板轧后，楔形段平直度较差，需要经过矫直工序。楔形钢板的矫直与普通钢板原理相同，即给予钢板正负曲率，使其残余曲率逐渐变小至零。通过矫直使楔形钢板平直度合格是其另一个生产难点。这两个生产难点是制约我国钢厂楔形钢板供给的关键。

345MPa级耐候桥梁用钢因其质量稳定性好，是目前使用量最大的耐候桥梁用钢，虽然耐候钢初期投入成本较高，但它能够显著降低钢桥全生命周期成本，是桥梁用钢的发展方向，其在桥梁工程中应用比例也逐渐提高。当前，楔形桥梁用钢的性能和板型得到了初步的研究：

专利200910175208.6，一种用于轧制楔形钢板的厚度控制方法。该专利公开了一种轧制楔形钢板的方法：将钢板轧制过程为前若干道次按照常规矩形钢板轧制技术轧制，末道次由TDC控制器控制轧机液压缸油柱高度变化，连续改变辊缝距离，实现钢板纵向厚度的连续变化，其中该专利设计了输入到TDC控制器的油柱高度模型，切计算无需迭代，系统响应速度满足轧制要求。该专利主要以自动控制的角度，设计了实现楔形轧制的控制方法，但并没有考虑影响材料性能的工艺因素。

专利201010282876.1，一种纵向变厚度钢板的生产方法。该专利公开了一种纵向变厚度钢板的生产方法，通过控制出炉时钢坯上、下表面温度差和高压水除鳞道次，配辊时控制上、下工作辊直径差，并根据钢板的实际厚度调整数学模型零点自适应数值，控制钢板轧制速度、开、终轧温度、最后两道的单道次变形量、轧后冷却速率及开、终冷温度等一系列工艺技术措施，控制和改善钢板的板形、表面质量及力学性能，生产出合格的纵向变厚度钢板。该专利虽然设计了纵向变厚度钢板的生产工艺，但并没有考虑到化学成分对工艺控制的影响，也没有考虑到工艺对钢板的性能影响。

专利201110320517.5，屈服强度为345～390MPa高韧性钢板的制造方法。该专利成分：C：0.08～0.20，Si：0.03～0.55，Mn：0.80～1.70，P≤0.015，S≤0.010，Nb：0.01～0.07，V：0.015～0.15，Ti：0.005～0.035，N：0.003～0.012，其余为Fe及不可避免的夹杂。生产工艺包括：铁水脱硫，转炉、精炼、加热、两阶段控制轧制、ACC控制冷却、正火+加速冷却。通过上述方法能够生产出屈服强度为345～390MPa高韧性E级桥梁钢。该专利没有添加Ni、Cr、Cu元素，不具备耐候性。