技术领域
[0001] 本
发明属于耐候桥梁钢生产技术领域，具体涉及到一种厚度≤50mm的Q345qENH耐 候桥梁钢板及其生产方法。
背景技术
[0002] 桥梁钢要求有较高的强度、韧性以及承受
机车车辆的
载荷和冲击，且要有良好的 抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气
腐蚀性。随着国内
铁路建设向高速、重载方向发 展，铁路钢桥向高速、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊方向发展，对桥梁用钢的 性能提出更高要求。特别是跨海大桥的发展，对桥梁用钢的
耐腐蚀性能提出了更高要 求。
[0003] 国内从上世纪60年代开始研究
耐候钢，1965年开发出09MnCuPTi耐候钢，并应用 于第一辆铁路货车上。免
涂装的耐候桥梁钢虽然在初期成本上略高于涂装的耐候桥梁 钢，但后期的维护和修理成本远低于涂装的耐候桥梁钢，且使用年限和制作工艺上较 传统钢板有很好的优势。国外已将免涂装耐候钢逐渐当作一种普通桥梁用钢来广泛使 用。但是在我国，免涂装耐候桥梁钢尚未得到广泛推广。
[0004] 近3年，围绕免涂装耐候钢桥，我国相继开展了一系列
基础研究和技术研发工作，包 括系列高性能耐候钢的耐环境腐蚀、强韧化、强塑化、易
焊接、抗氢致延迟断裂等材料行 为及机理、高性能耐候桥梁钢、配套
焊丝钢和
螺栓钢材料技术、耐候钢板工业生产技术等。 有关单位以藏木雅江特大桥工程为依托示范工程，正着
力打造国产化免涂装耐候钢桥的设 计、材料、制造、施工安装、管理养护等成套关键技术。
[0005]
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种厚度≤50mm的Q345qENH耐候桥梁钢板及其生产方法， 所述耐候桥梁钢强度适中，同时低温冲击韧性能、
焊接性能、耐大气腐蚀性能等综合 性能优异，可广泛应用于桥梁主体结构建设。
[0007] 本发明所采取的书方案是：一种厚度≤50mm的Q345qENH耐候桥梁钢板，其化学成 分及
质量百分含量为：C∶0.04～0.08％；Si：0.18～0.45％；Mn：1.10～1.35％；P： 0.010～0.018％；S：≤0.009％；Als：0.018～0.045％；V：0.010～0.020％；Ti： 0.006～0.015％；
Cr：0.40～0.50％；Ni：0.30～0.40％；Nb：0.025～0.045％；Cu：0.30～0.40％；N：≤
0.008％；B：≤0.0005％；H：≤0.0002％；其它为Fe和残余元素。另 外，关键元素组合总量：
Nb+V+Ti≤0.15％。
[0008] 并且满足：
[0009]
碳当量CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.38％；
[0010] 裂纹敏感系数Pcm(％)＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B≤≤0.18％；
[0011] 耐大气腐蚀指数I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)- 7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)2≥6.5。
[0012] 本发明的另外一个目的是提供一种厚度≤50mm的Q345qENH耐候桥梁钢板的生产方 法，该生产方法如下：
[0013] (1)钢坯加热：为保证钢坯烧透，同时
温度均匀利于
轧制，钢坯采用三阶段方式 加热，其生产工艺参数如下：
[0014] 一阶段(预热段)加热温度＜950℃，加热时间控制1.5～2.0min/mm；
[0015] 二阶段(加热段)加热温度1220～1260℃，加热时间5.0～6.0min/mm；
[0016] 三阶段(均温段)加热温度1160～1200℃，加热时间3.5～4.5min/mm。
[0017] (2)控制轧制：分粗轧阶段、精轧阶段等两个阶段，通过控制轧制温度、压下量 或压下率，获得较细小的晶粒组织，为控冷创造良好的组织基础。其生产工艺参数如 下：
[0018] 粗轧阶段：轧制温度＞980℃，轧制结束温度＞950℃，道次压下量20～60mm，中 间坯晾钢厚度2～3倍成品厚度；
[0019] 精轧阶段：轧制温度＞840℃，轧制结束温度＞820℃，道次压下率＞15％。
[0020] (3)控制冷却：采用ACC一次、快速冷却。通过控制入
水温度、返红温度、冷却 速度，获得F+P+B组织，其中钢板表层以
针状铁素体F及B为主，F含量65～80％，B 含量15～20％，P含量5～10％，能够大幅度提高钢板耐腐蚀性能。其生产工艺参数如下：
[0021] 入水温度：＞760℃；
[0022] 返红温度：＜600℃，需根据入水温度高低进行调整；
[0023] 冷却速度：＞15℃/s。
[0024] (4)消
应力处理：包括强力矫直或高温堆垛两个手段，释放内部应力，为后续切 割、加工创造良好的板型基础。其生产工艺参数如下：
[0025] 强力矫直：矫直温度＞450℃；
[0026] 高温堆垛：堆垛温度＞300℃，钢板堆垛后缓慢冷却至100℃以下后拆垛。
[0027] 本发明通过采用低C、低Mn、低V，不添加Mo，同时控制B、N、H、Ti、S等元素 含量，能够大幅度降低钢板碳当量及裂纹敏感系数，提高钢板的焊接性能及抗焊接裂 纹性能。通过增加适量的Cr、Cu、Ni、P，能够大幅度增加耐腐蚀指数，提高钢板的耐 大气腐蚀性能。因Cu及
合金含量高，通过采用三阶段加热，分阶段控制加热温度和加 热时间，有利于控制热裂纹，同时使钢坯均匀烧透，利于形变。通过在奥氏体完全再 结晶区及奥氏体未再结晶区域控轧、在奥氏体未再结晶区入水进行控冷，能够实现钢 板拉伸性能、低温冲击性能、冷弯性能及失效冲击性能等综合性能匹配。通过抢温矫 直、抢温堆垛等消应力处理，最大程度消除因轧制、控冷过程产生的温度应力和组织 应力，保证钢板后续切割过程中板型平直，不易出现反弹、
翘曲、扭曲等板型问题。
具体实施方式
[0028] 以下结合实施实例对本发明作进一步详细描述。
[0029] 实例1：钢种牌号Q345qENH，生产厚度16mm。
[0030] 1、本实例包含如下化学成分：
[0031] C：0.05％；Si：0.30％；Mn：1.13％；P：0.015％；S：0.003％；Als：0.032％； V：0.016％；Ti：0.009％；Cr：0.42％；Ni：0.37％；Nb：0.029％；Cu：0.34％；B： 0.00032％；N：
0.0049％；H：0.0002％；其它为Fe和残余元素。其中：
[0032] Nb+V+Ti＝0.054％，≤0.15％
[0033] 碳当量CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.373
[0034] 裂纹敏感系数Pcm(％)＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.16[0035] 耐大气腐蚀指数I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)- 7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)2＝6.66
[0036] 2、本实例生产方法(实际工艺参数执行)：
[0037] (1)钢坯加热：为保证钢坯烧透，同时温度均匀利于轧制，钢坯采用三阶段方式 加热，其实际工艺参数执行如下：
[0038] 一阶段(预热段)加热温度895～920℃，加热时间1.7min/mm；
[0039] 二阶段(加热段)加热温度1230～1250℃，加热时间5.5min/mm；
[0040] 三阶段(均温段)加热温度1180～1190℃，加热时间4min/mm。
[0041] (2)控制轧制：分粗轧阶段、精轧阶段等两个阶段，其实际工艺参数执行如下：
[0042] 粗轧阶段：轧制温度1020℃，轧制结束温度985℃，道次压下量27～30mm，中间 坯晾钢厚度45mm；
[0043] 精轧阶段：轧制温度890℃，轧制结束温度850℃，后三道次压下率分别为18％、 18％、18％。
[0044] (3)控制冷却：采用ACC一次、快速冷却，其实际工艺参数执行如下：
[0045] 入水温度：830℃；
[0046] 返红温度：545℃，需根据入水温度高低进行调整；
[0047] 冷却速度：18.1℃/s。
[0048] (4)消应力处理：包括强力矫直或高温堆垛两个手段，其实际工艺参数执行如下：
[0049] 强力矫直：矫直温度511℃；
[0050] 高温堆垛：堆垛温度383℃，钢板堆垛后缓慢冷却至100℃以下后拆垛。
[0051] 3、本实施实例实物质量如下：
[0052] 钢板的力学性能试件取样
位置及试样制备按照GB/T 2975标准及GB/T 5313规定 进行，低温冲击韧性试验按GB/T 229标准进行，拉伸性能试验按GB/T 228标准进行， 性能执行标准《GB/T 714-2015桥梁用结构钢》。力学性能检验结果如下表所示：
[0053]
[0054]
[0055] 根据上述检验结果，本实施实例所生产的厚度16mmQ345qENH：
[0056] (1)钢板头、尾下
屈服强度、
抗拉强度、断后伸长率、-40℃低温冲击吸收
能量 等性能富裕量大；
[0057] (2)碳当量CEV、裂纹敏感系数Pcm、耐大气腐蚀指数I等控制优异；
[0058] 本实例钢板力学性能及化学成分系列(指数)均完全满足《GB/T 714-2015桥梁 用结构钢》标准要求。
[0059] 实例2：钢种牌号Q345qENH，生产厚度30mm。
[0060] 1、本实例包含如下化学成分：
[0061] C：0.06％；Si：0.32％；Mn：1.12％；P：0.013％；S：0.002％；Als：0.036％； V：0.015％；Ti：0.010％；Cr：0.41％；Ni：0.34％；Nb：0.033％；Cu：0.32％；B： 0.0003％；N：
0.0056％；H：0.0002％；其它为Fe和残余元素。其中：
[0062] Nb+V+Ti＝0.058％，≤0.15％
[0063] 碳当量CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.376
[0064] 裂纹敏感系数Pcm(％)＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.17[0065] 耐大气腐蚀指数I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)- 7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)2＝6.58
[0066] 2、本实例生产方法(实际工艺参数执行)：
[0067] (1)钢坯加热：为保证钢坯烧透，同时温度均匀利于轧制，钢坯采用三阶段方式 加热，其实际工艺参数执行如下：
[0068] 一阶段(预热段)加热温度890～930℃，加热时间1.8min/mm；
[0069] 二阶段(加热段)加热温度1235～1250℃，加热时间5.8min/mm；
[0070] 三阶段(均温段)加热温度1185～1200℃，加热时间4.0min/mm。
[0071] (2)控制轧制：分粗轧阶段、精轧阶段等两个阶段，其实际工艺参数执行如下：
[0072] 粗轧阶段：轧制温度1031℃，轧制结束温度1001℃，道次压下量30mm，中间坯晾 钢厚度90mm；
[0073] 精轧阶段：轧制温度860℃，轧制结束温度830℃，后三道次压下率分别为17％、 18％、18％。
[0074] (3)控制冷却：采用ACC一次、快速冷却，其实际工艺参数执行如下：
[0075] 入水温度：800℃；
[0076] 返红温度：533℃，需根据入水温度高低进行调整；
[0077] 冷却速度：17.7℃/s。
[0078] (4)消应力处理：包括强力矫直或高温堆垛两个手段，其实际工艺参数执行如下：
[0079] 强力矫直：矫直温度498℃；
[0080] 高温堆垛：堆垛温度390℃，钢板堆垛后缓慢冷却至100℃以下后拆垛。
[0081] 3、本实施实例实物质量如下：
[0082] 钢板的力学性能试件取样位置及试样制备按照GB/T 2975标准及GB/T 5313规定 进行，低温冲击韧性试验按GB/T 229标准进行，拉伸性能试验按GB/T 228标准进行， 性能执行标准《GB/T 714-2015桥梁用结构钢》。力学性能检验结果如下表所示：
[0083]
[0084]
[0085] 根据上述检验结果，本实施实例所生产的厚度16mmQ345qENH：
[0086] (1)钢板头、尾下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、-40℃低温冲击吸收能量 等性能富裕量大；
[0087] (2)碳当量CEV、裂纹敏感系数Pcm、耐大气腐蚀指数I等控制优异；
[0088] 本实例钢板力学性能及化学成分系列(指数)均完全满足《GB/T 714-2015桥梁 用结构钢》标准要求。
[0089] 实例3：钢种牌号Q345qENH，生产厚度50mm。
[0090] 1、本实例包含如下化学成分：
[0091] C：0.05％；Si：0.39％；Mn：1.15％；P：0.016％；S：0.002％；Als：0.033％； V：0.019％；Ti：0.008％；Cr：0.43％；Ni：0.38％；Nb：0.031％；Cu：0.31％；B： 0.00046％；N：
0.0029％；H：0.0002％；其它为Fe和残余元素。其中：
[0092] Nb+V+Ti＝0.058％，≤0.15％
[0093] 碳当量CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.377
[0094] 裂纹敏感系数Pcm(％)＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B＝0.17[0095] 耐大气腐蚀指数I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)- 7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)2＝6.79
[0096] 2、本实例生产方法(实际工艺参数执行)：
[0097] (1)钢坯加热：为保证钢坯烧透，同时温度均匀利于轧制，钢坯采用三阶段方式 加热，其实际工艺参数执行如下：
[0098] 一阶段(预热段)加热温度893～930℃，加热时间1.6min/mm；
[0099] 二阶段(加热段)加热温度1230～1257℃，加热时间5.4min/mm；
[0100] 三阶段(均温段)加热温度1180～1195℃，加热时间4.4min/mm。
[0101] (2)控制轧制：分粗轧阶段、精轧阶段等两个阶段，其实际工艺参数执行如下：
[0102] 粗轧阶段：轧制温度1028℃，轧制结束温度999℃，道次压下量30mm，中间坯晾 钢厚度110mm；
[0103] 精轧阶段：轧制温度850℃，轧制结束温度825℃，后三道次压下率分别为16％、 17％、18％。
[0104] (3)控制冷却：采用ACC一次、快速冷却，其实际工艺参数执行如下：
[0105] 入水温度：790℃；
[0106] 返红温度：525℃，需根据入水温度高低进行调整；
[0107] 冷却速度：18℃/s。
[0108] (4)消应力处理：包括强力矫直或高温堆垛两个手段，其实际工艺参数执行如下：
[0109] 强力矫直：矫直温度479℃；
[0110] 高温堆垛：堆垛温度387℃，钢板堆垛后缓慢冷却至100℃以下后拆垛。
[0111] 3、本实施实例实物质量如下：
[0112] 钢板的力学性能试件取样位置及试样制备按照GB/T 2975标准及GB/T 5313规定 进行，低温冲击韧性试验按GB/T 229标准进行，拉伸性能试验按GB/T 228标准进行， 性能执行标准《GB/T 714-2015桥梁用结构钢》。力学性能检验结果如下表所示：
[0113]
[0114] 根据上述检验结果，本实施实例所生产的厚度16mmQ345qENH：
[0115] (1)钢板头、尾下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、-40℃低温冲击吸收能量 等性能富裕量大；
[0116] (2)碳当量CEV、裂纹敏感系数Pcm、耐大气腐蚀指数I等控制优异；
[0117] 本实例钢板力学性能及化学成分系列(指数)均完全满足《GB/T 714-2015桥梁 用结构钢》标准要求。
[0118] 上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制， 只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其 它场合的，均在本发明的保护范围之内。
