一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼，其組分及wt%wei：C：0.07％～0.13％，Si：0.30％～0.65％，Mn：0.80％～1.30％，P：0.025%～0.045%，S：≤0.002％，Al：不超過0.006%，V：0.035%～0.050%，Ti：0.008%～0.025%，Re：0.005%～0.02%，Zr：0.006％～0.012%，[O]溶解：15～30ppm；生產(chǎn)步驟：轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯；對鑄坯進行堆垛冷卻；對鑄坯加熱；分段軋制；常規(guī)的層流冷卻；卷?。豢绽渲潦覝?。本發(fā)明不僅屈服強度≥390MPa，抗拉強度≥510MPa，延伸率A≥21%，0℃沖擊功Akv≥47J，同時與美國CortenB鋼耐蝕性相當，鋼板厚度規(guī)格為20～25mm，生產(chǎn)成本低廉，適應規(guī)?；a(chǎn)要求，而且代替直縫焊管制造橋梁鋼管樁，能顯著提高生產(chǎn)效率，降低鋼管樁生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種耐腐蝕橋梁管粧用鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種橋梁用鋼機器生產(chǎn)方法，具體地屬于一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁管樁用鋼(簡稱:鋼管樁)主要應用于跨海橋梁承重基礎(chǔ)，還可以應用于高層建筑、港口碼頭等承重基礎(chǔ)，具有很大的市場需求和廣闊的應用前景。目前，橋梁管樁用鋼的厚度< 20mm，對于厚度規(guī)格> 20mm的鋼管樁制造，焊接方式是將鋼板(單軋平板)進行直縫焊加環(huán)焊縫對接，生產(chǎn)效率低、成本高，已不能滿足發(fā)展需求。
[0003]隨著我國大型跨海大橋建造需求，不僅對鋼管樁厚度規(guī)格要求不斷增加，而且對強度性能及耐蝕性提出了新的要求。目前國內(nèi)管樁鋼生產(chǎn)普遍參照345MPa級低合金鋼，并附加一些技術(shù)指標，且還不具有耐蝕性。
[0004]因此利用低成本制造方法提高鋼級及耐蝕性是未來鋼管樁發(fā)展的方向。如能在345MPa級鋼種的基礎(chǔ)上進行成分優(yōu)選，并通過添加有利于提高鋼的耐蝕性的微量元素，改進冶煉工藝方法等，生產(chǎn)出具有耐蝕性能的390MPa級橋梁管樁用鋼，具有重要意義。
[0005]經(jīng)檢索，美國開發(fā)的345MPa級焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼(Cor-tenB)，其成分中含有Cu、N1、Cr、P等耐腐蝕合金元素，其生產(chǎn)成本高，焊接性能較差。
[0006]中國專利申請?zhí)枮?00610098398.2的專利文獻，其公開了“一種耐蝕碳素結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)方法”，該發(fā)明的屈服強度級別為235MPa，易使稀土氧化物產(chǎn)生嚴重偏析，使合格率低下。
中國專利申請?zhí)枮?00610125365.2的專利文獻，其公開了 “一種高強度耐候鋼的生產(chǎn)方法”，其由于在鋼中添加了 Cu、N1、Cr、Mo等昂貴耐腐蝕合金元素，不僅生產(chǎn)成本高，更主要是不能用于鋼管樁的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種屈服強度> 390MPa，抗拉強度≥510MPa，延伸率A≥21%，(TC沖擊功Akv≥47J，同時與美國CortenB鋼耐蝕性相當，鋼板厚度為20~25mm的耐腐蝕橋梁管樁用鋼及其生產(chǎn)方法
實現(xiàn)上述目的的措施:
一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.07 %~0.13 %, Si:0.30 % ~0.65 %，Mn:0.80 % ~1.30 %，P:0.025% ~0.045%, S:≥ 0.002 %，Al:不超過 0.006%、V:0.035% ~0.050%, Ti:0.008% ~0.025%, Re: 0.005% ~0.02%: Zr:
0.006%~0.012%，[O]溶解:15~30ppm，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；力學性能:屈服強度≥390MPa，抗拉強度≥510MPa，延伸率A≥21%，(TC沖擊功Akv≥47J，鋼板厚度規(guī)格為20 ~25mm。
[0008]生產(chǎn)一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼的方法，其步驟:1)轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯:在大包中按照7.2~7.5米/噸鋼加入Re與Zr的復合包芯線，復合包芯線的直徑為IOmm ;并控制喂線速度在160-210米/分鐘，喂線時間在2.3^3分鐘，并在喂線過程中吹氬，吹氬時間控制在4飛分鐘，吹氬量控制在2~4升/分鐘；并控制鋼液中的氧含量在15~30ppm ；
2)對鑄坯進行堆垛冷卻，冷卻時間不少于24個小時；
3)對鑄坯進行加熱，控制加熱溫度在116(Tl220°C，加熱時間不低于130分鐘，出爐溫度控制在112(Tll70°C ；
4)進行分段軋制:控制第一階段開軋溫度在104(Tll(KrC;控制第二階段開軋溫度在84(T860°C，終軋溫度在 79(T830°C ；
5)進行常規(guī)的層流冷卻；
6)進行卷取，控制卷取溫度在56(T630°C；
7)空冷至室溫。
[0009]本發(fā)明中各個元素及主要工序的作用
C:C在鋼中以間隙原子存在，能起到固溶強化作用。為保證發(fā)明鋼具有足夠的強度，所以下限是0.07% ;但是，隨著碳含量增加，鋼材的延伸率和沖擊韌性下降，因而要求C含量不能太高，所以C含量上限設(shè)定為0.13%。
[0010]Si =Si主要是以固溶強化來提高鋼的強度，同時也是鋼中的脫氧元素，但含量不宜高，以免降低鋼的韌性。Si有提高耐候性的作用，所以其含量范圍為0.30%~0.65%。
[0011]Mn =Mn是重要的強韌化的元素，但Mn含量過高時有損鋼的韌性和耐候性，而太低的Mn則不能保證鋼的強度，故將其含量設(shè)定在0.80%~1.30%。
[0012]P:P在本發(fā)明中作為合金元素加入，以提高鋼的強度和耐候性，其含量低于
0.025%不起作用，如高于0.045%則會對鋼的性能有影響，故將其含量控制在0.025%~
0.045%ο
[0013]S:S在本鋼中為有害元數(shù)，含量過高使鋼材具有各向異性，降低韌性和Z向性能，且鋼中硫化物夾雜會使鋼的耐候性明顯降低，故控制在s< 0.002%。
[0014]V:V是一種強碳氮化物形成元素，在鋼中形成的VC、V(CN)等第二相質(zhì)點，能細化晶粒，提高鋼材的強度和低溫韌性；但V含量過高時，降低鋼的焊接性，其含量限制在
0.035% ~0.050%。
[0015]Ti =Ti也是一種強碳氮化物形成元素，能夠細化晶粒，提高鋼材的低溫韌性和強度；添加量過多則生成碳化物(TiC)，使低溫韌性降低，故將其含量限制在0.008%~
0.025%。
[0016]Al:A1是鋼中最為經(jīng)濟有效的脫氧元素，一定含量的Al還能細化鋼材的晶粒，提高鋼材的強度和韌性；但Al含量過高易導致鋼中氧化物夾雜物增多，降低鋼的純凈度，不利于鋼的韌性和耐候性能，因此，將Al含量限定不超過0.006%。
[0017]本發(fā)明鋼中還有Re、Zr兩種，復合添加比單獨添加有更好效果。
[0018]Re =Re不僅能凈化鋼液，細化鋼的凝固組織，改變硫、氧夾雜物性質(zhì)、形態(tài)和分布，而且能形成穩(wěn)定和致密的氧化膜等，使金屬材料的耐腐蝕性、抗氧化性得以改善。但如果加入過量的Re元素或鋼中[O]含量過高，易形成稀土氧化物產(chǎn)生嚴重偏析，使得鋼板超聲探傷不合，因此，Re的含量選擇在0.005%~0.02%。[0019]Zr:Zr不僅有脫氣、凈化和細化晶粒的作用，提高鋼的低溫韌性，而且Zr在高溫過程中形成的氧化物，可作為針狀組織形核質(zhì)點，從而形成大量的針狀組織，減少了晶粒間距，降低了化學腐蝕的電位差，從而減緩了腐蝕速度，提高耐候性。但是如果加入過量的Zr元素，使得形成氧化物過多，在高溫軋制過程中富集于氧化鐵下而產(chǎn)生為裂紋，因此Zr的含量選擇在0.006%~0.012%。
[0020]限定鋼水氧含量，通過氧化物冶金，使鋼中硫、氧夾雜物形成球狀、彌散分布尺寸小于5Mm的復合型夾雜(以氧化鋯或氧化鈦為核心、外圍覆蓋稀土硫化物或硫化錳夾雜)，以降低鋼材點腐蝕擴展速度。如氧含量過高，鋼中易氧化元素燒損嚴重影響鋼質(zhì)，另外連鑄時易沸騰造成事故。因此氧含量限定為15~30ppm。
[0021]本發(fā)明生產(chǎn)出一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼的金相組織為鐵素鐵+珠光體，力學性能指標為:屈服強度≥390MPa，抗拉強度≥510MPa，延伸率A≥21%，(TC沖擊功Akv≥47J。
[0022]本發(fā)明采用包芯線喂線技術(shù)，在鋼中復合添加微量Re、Zr元素，并通過控軋控冷技術(shù)控制基體組織(增加鐵素體量，減少珠光體量)和夾雜物變性等手段來提高鋼的耐腐蝕性能及焊接性能。
[0023]本發(fā)明之所以在大包中按照7.2~7.5米/噸鋼(直徑為IOmm的包芯線)加入RE與Zr的復合線，采用雙絲喂線法，并控制喂線速度在160-210米/分鐘，喂線時間在2.3.^3分鐘，喂線結(jié)束后鋼水溫度應高于液相線溫度25°C以上。喂線過程中大包全程吹氬，吹氬時間控制在4~6分鐘，吹氬量控制在2~4升/分鐘，要求鋼水產(chǎn)生弱的攪拌，起攪動鋼水的動力，以均勻成分及溫度。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比:
1、本發(fā)明鋼的實物性能滿足橋梁管樁用鋼的力學性能:屈服強度> 390MPa，抗拉強度≥510MPa，延伸率A≥21%，(TC沖擊功Akv≥47J，同時與美國CortenB鋼耐蝕性相當，鋼板厚度規(guī)格為20~25mm，生產(chǎn)成本低廉，適應規(guī)模化生產(chǎn)要求。
[0025]2、本發(fā)明鋼采用了純凈鋼冶煉、微合金化、控軋控冷等生產(chǎn)技術(shù)，在滿足鋼的高強度、良好塑韌性的同時，通過控制基體組織和夾雜物變形等途徑來提高鋼的耐海水腐蝕能力。
[0026]3、采用本發(fā)明的超厚鋼卷加工螺旋焊管，以代替直縫焊管制造橋梁鋼管樁，其能顯著提高生產(chǎn)效率，降低鋼管樁生產(chǎn)成本。
【具體實施方式】
[0027]下面對本發(fā)明予以詳細描述:
表1為本發(fā)明各實施例及對比例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實施例及對比例性能檢測情況列表；
表4為本發(fā)明各實施例及對比腐蝕試驗結(jié)果表。
[0028]本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產(chǎn):
I)轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯:在大包中按照7.2~7.5米/噸鋼加入Re與Zr的復合包芯線，復合包芯線的直徑為IOmm ;并控制喂線速度在160-210米/分鐘，喂線時間在2.3^3分鐘，并在喂線過程中吹氬，吹氬時間控制在4飛分鐘，吹氬量控制在2~4升/分鐘；并控制鋼液中的氧含量在15~30ppm ；
2)對鑄坯進行堆垛冷卻，冷卻時間不少于24個小時；
3)對鑄坯進行加熱，控制加熱溫度在116(Tl220°C，加熱時間不低于130分鐘，出爐溫度控制在112(Tll70°C ；
4)進行分段軋制:控制第一階段開軋溫度在104(Tll(KrC;控制第二階段開軋溫度在84(T860°C，終軋溫度在 79(T830°C ；
5)進行常規(guī)的層流冷卻；
6)進行卷取，控制卷取溫度在56(T630°C；
7)空冷至室溫。
[0029]表1本發(fā)明各實施例及對比例冶煉化學成分(Wt% )
【權(quán)利要求】
1.一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.07 %~0.13 %,Si:0.30 % ~0.65 %，Mn:0.80 % ~1.30 %，P:0.025% ~0.045%, S:≤ 0.002 %，Al:不超過 0.006%、V:0.035% ~0.050%, Ti:0.008% ~0.025%, Re: 0.005% ~0.02%: Zr:0.006%~0.012%, [O]溶解:15~30ppm，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；力學性能:屈服強度≥390MPa，抗拉強度≥510MPa，延伸率A≥21%，(TC沖擊功Akv≥47J，同時與美國CortenB鋼耐蝕性相當,鋼板厚度規(guī)格為20~25mm。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕橋梁管樁用鋼的方法，其步驟: 1)轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯:在大包中按照7.2~7.5米/噸鋼加入Re與Zr的復合包芯線，復合包芯線的直徑為IOmm ;并控制喂線速度在160-210米/分鐘，喂線時間在2.3^3分鐘，并在喂線過程中吹氬，吹氬時間控制在4飛分鐘，吹氬量控制在2~4升/分鐘；并控制鋼液中的氧含量在15~30ppm ； 2)對鑄坯進行堆垛冷卻，冷卻時間不少于24個小時； 3)對鑄坯進行加熱，控制加熱溫度在116(Tl220°C，加熱時間不低于130分鐘，出爐溫度控制在112(Tll70°C ； 4)進行分段軋制:控制第一階段開軋溫度在104(Tll(KrC;控制第二階段開軋溫度在84(T860°C，終軋溫度在 79(T830°C ； 5)進行常規(guī)的層流冷卻； 6)進行卷取，控制卷取溫度在56(T630°C； 7)空冷至室溫。
【文檔編號】C22C38/14GK103526112SQ201310489482
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】董漢雄, 鄒德輝, 熊濤, 董中波, 洪君, 劉文斌, 王世森, 駱海賀, 梁寶珠 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司