一种屈服强度620MPa级Ti-Nb-V复合微合金化高强韧耐候桥梁钢及其制备方法与流程

本发明涉及桥梁结构用钢，尤其涉及一种屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢及其制备方法。

背景技术：

1、随着跨江、跨峡谷、穿越高海拔高寒地区等桥梁建设，对钢桥轻量化、免涂装、易焊接等要求也逐渐提高。屈服强度620mpa及以上、高强韧塑、低屈强比、高耐候、易焊接的桥梁钢的开发引起大量关注。

2、现有620mpa级桥梁钢主要通过低碳含量设计，再配合nb-ti微合金化，桥梁钢的屈服强度达到620-740mpa，-40℃v型冲击功≥180j，但是，所述桥梁钢断后伸长率较低，部分结果不足17％。而制备方法主要包括控轧控冷+离线淬火+离线回火。为了保证成品桥梁钢具有较低的屈强比，在制备方法中引入淬火处理，所得桥梁钢的强韧性稍差，同时增加了制备成本。

3、因此，亟需开发一种高原用屈服强度620mpa级高强韧性、低屈强比、易焊接的耐候桥梁钢。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供了一种屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢及其制备方法，用于解决现有耐候桥梁钢综合性能较差的问题。

2、一方面，本发明提供了一种屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，以质量百分比计，包括以下化学成分：c0.05-0.065％、si 0.30-0.40％、mn 1.35-1.45％、cr 0.35-0.45％、ni0.40-0.50％、cu 0.25-0.35％、mo 0.18-0.23％、nb 0.020-0.060％、ti0.015-0.022％、v 0.03-0.06％、al 0.015-0.045％、p≤0.015％、s≤0.003％，其余为fe和不可避免的杂质；

3、所述耐候桥梁钢的屈服强度≥640mpa，屈强比≤0.85。

4、进一步地，所述耐候桥梁钢的化学成分中cr+ni+cu+mo＝1.2-1.6％，nb+ti+v＝0.06-0.1％。

5、进一步地，所述耐候桥梁钢的断后伸长率≥20％，抗拉强度≥770mpa，-40℃v型冲击功≥180j。

6、进一步地，所述耐候桥梁钢中微观组织为板条贝氏体和弥散分布的mx析出相。

7、进一步地，所述mx析出相包括m3c和mc；

8、其中m3c中m代表fe、mn、cr、ni、mo元素中的一种或多种；

9、其中mc中m代表nb、ti、v、mo元素中的一种或多种。

10、进一步地，所述mx析出相的平均粒径为70-100nm；所述mx析出相粒径分布于≤200nm，粒径≤100nm的mx析出相占比≥80％。

11、另一方面，本发明提供了一种屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢的制备方法，包括冶炼、连铸、控制轧制、控制冷却、回火处理；

12、在所述控制轧制中，采用再结晶粗轧和未再结晶精轧两阶段轧制，两阶段轧制总压缩比为4.5-9.2；

13、其中所述再结晶粗轧的开轧温度≥1080℃，轧制压下量为总变形量的60-70％；

14、其中所述未再结晶精轧的开轧温度880-900℃，轧制压下量为总变形量的30-40％。

15、进一步地，在所述控制轧制步骤中，经连铸后获得连铸坯，再将连铸坯加热至1200-1250℃，保温时间为1-3h。

16、进一步地，在所述控制轧制步骤中，精轧后进行两阶段冷却；

17、其中第一阶段冷却采用层流冷却，入水温度为790-810℃，冷却速度为15-20℃/s，返红温度为440-480℃；第二阶段冷却为空冷，冷却速度为0.5-1℃/s。

18、进一步地，在所述回火处理步骤中，回火温度为550-600℃，保温时间为30-40min，保温后空冷至室温。

19、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

20、1、本发明中针对复杂环境对高强韧塑-低屈强比-高耐候-易焊接桥梁钢板的需求，提出低c+mn+(cr-ni-cu-mo)+(ti-nb-v)的合金设计方案。通过低c及低碳当量设计保证桥梁钢低温高韧性及低焊接裂纹敏感性；低c+mn设计抑制珠光体等高温相变，扩大贝氏体相变冷速范围，轧后冷却过程中桥梁钢全厚度获得贝氏体组织，保证桥梁钢强度与塑性匹配；利用cr-ni-cu-mo复合耐蚀合金化提升桥梁钢耐蚀耐候性能；通过ti-nb-v复合微合金化纳米析出保证桥梁钢高的强度水平。

21、2、本发明所述耐候桥梁钢的耐候指数i＞6.5，焊接裂纹敏感性指数pcm≤0.22％。在耐候指数较高的同时保证了低的焊接裂纹敏感性，实现高耐候易焊接桥梁钢材料设计。

22、3、本发明所述耐候桥梁钢板过程采用控轧控冷和回火处理，制备工艺简单易操作。所述耐候桥梁钢板屈服强度≥640mpa，断后伸长率≥20％，抗拉强度≥770mpa，-40℃v型冲击功≥180j，屈强比≤0.85。满足gb/t 714-2015《桥梁用结构钢》屈服强度620mpa级e级水平。

23、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，其特征在于，以质量百分比计，包括以下化学成分：c 0.05-0.065％、si 0.30-0.40％、mn 1.35-1.45％、cr0.35-0.45％、ni 0.40-0.50％、cu0.25-0.35％、mo 0.18-0.23％、nb 0.020-0.060％、ti0.015-0.022％、v0.03-0.06％、al 0.015-0.045％、p≤0.015％、s≤0.003％，其余为fe和不可避免的杂质；

2.根据权利要求1所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，其特征在于，所述耐候桥梁钢的化学成分中cr+ni+cu+mo＝1.2-1.6％，nb+ti+v＝0.06-0.1％。

3.根据权利要求1所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，其特征在于，所述耐候桥梁钢的断后伸长率≥20％，抗拉强度≥770mpa，-40℃v型冲击功≥180j。

4.根据权利要求1所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，其特征在于，所述耐候桥梁钢中微观组织为板条贝氏体和弥散分布的mx析出相。

5.根据权利要求4所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，其特征在于，所述mx析出相包括m3c和mc；

6.根据权利要求4所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢，其特征在于，所述mx析出相的平均粒径为70-100nm；所述mx析出相粒径分布于≤200nm，粒径≤100nm的mx析出相占比≥80％。

7.一种如权利要求1-6任一项所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢的制备方法，其特征在于，包括冶炼、连铸、控制轧制、控制冷却、回火处理；

8.根据权利要求7所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢的制备方法，其特征在于，在所述控制轧制步骤中，经连铸后获得连铸坯，再将连铸坯加热至1200-1250℃，保温时间为1-3h。

9.根据权利要求7所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢的制备方法，其特征在于，在所述控制轧制步骤中，精轧后进行两阶段冷却；

10.根据权利要求7所述屈服强度620mpa级ti-nb-v复合微合金化高强韧耐候桥梁钢的制备方法，其特征在于，在所述回火处理步骤中，回火温度为550-600℃，保温时间为30-40min，保温后空冷至室温。

技术总结本发明涉及一种屈服强度620MPa级Ti‑Nb‑V复合微合金化高强韧耐候桥梁钢及其制备方法，属于桥梁结构用钢技术领域。所述耐候桥梁钢包括：C 0.05‑0.065％、Si 0.30‑0.40％、Mn 1.35‑1.45％、Cr 0.35‑0.45％、Ni 0.40‑0.50％、Cu 0.25‑0.35％、Mo 0.18‑0.23％、Nb 0.020‑0.060％、Ti0.015‑0.022％、V 0.03‑0.06％、Al 0.015‑0.045％、P≤0.015％、S≤0.003％。通过元素相互作用，耐候桥梁钢具有高强韧性、低屈强比、易焊接等性能。技术研发人员：高博,李昭东,朱露,曹燕光,雍岐龙,杨忠民,陈颖,王慧敏,张超受保护的技术使用者：钢铁研究总院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2