[發明專利]非調質針狀組織高強度低屈強比耐候鋼及其生產方法

無效

• 申請號: 200910180490.7
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101660108A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 許振剛;陳愛華;李化龍;王勇
• 申請（專利權）人: 江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;C22C38/48;C21D8/02;C21C1/02;C21C5/30;C21C7/10;C21C7/076
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所
• 代理人: 安紀平;劉洪京

技術領域

本發明涉及一種低合金鋼及其生產方法，具體涉及一種具有優異成型性、優異低溫韌性、優異焊接性和優異耐大氣腐蝕性的非調質高強鋼及其生產方法，屬于低合金鋼制造領域。

背景技術

目前，美國材料與試驗協會標準ASTMA709/A709M-01b中有強度級別相近的鋼種HPS70W鋼，其碳含量小于或等于0.11wt％(一般在0.09wt％左右)，焊接冷裂紋敏感性系數Pcm值較高，焊接時需要采取較復雜的工藝，且該鋼種含有0.04-0.08wt％的釩，在焊后冷卻過程中會析出釩的碳氮化物，從而影響鋼的焊接韌性，同時在該鋼種的生產過程中，對于厚度大于32mm的鋼板一般需進行調質處理，大大增加了生產成本，而在低溫韌性方面，該鋼種的夏比V型沖擊功在-23℃時集中在180-220J，僅相當于國內橋梁鋼質量等級D的水平。為了降低該鋼種的生產成本，專利號為US6056833和US6187117的美國發明專利均提出了與HPS70W性能相當的一種非調質鋼，但是該等鋼種中均需加入一定量的釩，會影響鋼種的焊接韌性，同時其焊接冷裂紋敏感性系數Pcm值都較高，焊接工藝復雜，而且低溫沖擊韌性方面也與原HPS70W鋼類似。

與HPS70W類似的鋼種還有日本標準JIS?G3114中的SMA570W鋼。該鋼種屈強比太高，而且其夏比V型沖擊功要求-5℃時大于47J，僅相當于國內橋梁鋼質量等級C的水平。為了改善SMA570W的使用性能，日本JFE公司開發了高性能橋梁鋼BHS500W，該鋼種采用非調質控軋控冷工藝，最大厚度為100mm，需要焊前預熱，焊接性能優異，但其不足之處在于其低溫沖擊韌性較SMA570W鋼提高得不多，其夏比V型沖擊功僅要求-5℃時大于等于100J。

在國內武鋼于2007年初推出了第五代橋梁鋼WNQ570(Q420qE)，并將該鋼種用于京滬高鐵南京大勝關長江大橋的建設，其具體性能指標在專利公開號為CN1609257A的專利中有詳述，該鋼種采用非調質控軋控冷工藝，具有良好的低溫韌性和焊接性，但該鋼種有三點不足之處：一、最大厚度僅為60mm。按照其強度級別計算，并不適合用于建造大跨度橋梁，實際上在該強度級別的非調質鋼制造上，并未在厚度上取得突破；二、屈強比太高，雖然該鋼種突破了傳統高強度非調質焊接結構鋼屈強比≤0.93的瓶頸，但是該鋼種的屈強比依然在0.88左右，因此構件的安全性尚顯不夠；三、耐候性不足，雖然該鋼種按照美國材料與試驗協會標準ASTM?G101-01中所給的公式計算所得的耐腐蝕指數I達到6.0-6.1，剛好滿足耐候鋼耐腐蝕指數I＞6.0的要求，但是作為高速鐵鐵路用耐候橋梁鋼使用，該鋼種的耐候性尚顯不足。

發明內容

本發明的目的在于提出一種非調質針狀組織高強度低屈強比耐候鋼及其生產方法，該鋼種成分簡單，具有優異的成型性、優異的耐候性、優異的焊接性和低溫韌性，同時該鋼種制備工藝簡單，無需熱處理，生產周期短，生產成本低，從而可有效克服現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種非調質針狀組織高強度低屈強比耐候鋼，其特征在于，該鋼種包含的成分及其重量百分比為：

基本成分：C?0.03～0.08％、Si?0.30～0.60％、Mn?1.30～1.80％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cu?0.30～0.60％、Ni?0.20～0.50％、Cr?0.40～0.80％、Mo0.10～0.40％、Nb?0.030～0.080％及Ti≤0.04％；

可選成分：Al?S≤0.04％及RE≤0.40kg/t鋼或Ca≤0.005％中的兩種或兩種以上；

以及余量的Fe和雜質。

具體的講，該鋼種的焊接冷裂紋敏感性系數Pcm≤0.20，ASTM?G101-01耐腐蝕指數＞6.0。

該鋼種是采用如下工藝制備的：

對鐵水進行冶煉和澆鑄處理，形成鋼坯，而后在1250℃將鋼坯奧氏體化，再進行兩階段軋制，其粗軋開軋溫度≥1150℃，累計下壓量≥60％，精軋開軋溫度≤950℃，精軋結束溫度≤850℃，精軋累計下壓量≥70％，軋后鋼板弛豫時間20～100s，而后以5～15℃/s的冷卻速率使鋼板冷卻到550℃以下，再將其空冷至室溫，制成目標產品。

一種如上所述非調質針狀組織高強度低屈強比耐候鋼的制備方法，其特征在于，該方法為：

對鐵水進行冶煉和澆鑄處理，形成鋼坯，該鋼坯所含成分及其重量百分比為：