本發(fā)明涉及耐蝕鋼，尤其涉及一種稀土y微合金化耐候橋梁鋼及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、橋梁用結(jié)構(gòu)鋼是低合金高強(qiáng)度鋼中的一種典型鋼種，主要用于制造大型箱梁結(jié)構(gòu)公路橋和焊接結(jié)構(gòu)鐵路橋。近年來，隨著橋梁建設(shè)向大跨度、重荷載、長壽命、環(huán)保和美觀等方向快速發(fā)展，對橋梁鋼的性能要求進(jìn)一步提高，不僅要求橋梁鋼具有良好的強(qiáng)韌性、低屈強(qiáng)比和優(yōu)異的低溫韌性，還要求具有更好的耐蝕性，以滿足免涂裝使用要求。根據(jù)微合金化和耐蝕鋼的設(shè)計(jì)思想，目前國內(nèi)生產(chǎn)橋梁用鋼多采用添加ni、cr、cu和mo等貴重元素，工藝復(fù)雜且生產(chǎn)成本高，因此降低此類鋼的合金成本，對提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

2、因此，提供一種貴重元素?fù)搅康汀⒘W(xué)性能優(yōu)異且耐腐蝕性能優(yōu)異的橋梁鋼，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種稀土y微合金化耐候橋梁鋼及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的稀土y微合金化耐候橋梁鋼的力學(xué)性能均滿足gb/t714-2015《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)條件中q345qnh的性能要求，同時(shí)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種稀土y微合金化耐候橋梁鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.06～0.1％、si：0.15～0.3％、mn：1～1.3％、nb：0.02～0.1％、v：0.01～0.1％、ti：0.006～0.03％、al：0.015～0.05％、cr：0.4～0.7％、ni：0.3～0.4％、cu：0.25～0.5％、mo≤0.15％、y：0.005～0.1％和余量的fe。

4、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.071％、si：0.26％、mn：1.13％、nb：0.02％、v：0.020％、ti：0.023％、al：0.014％、cr：0.43％、ni：0.33％、cu：0.32％、mo：0.10％、y：0.005％和余量的fe。

5、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.076％、si：0.30％、mn：1.15％、nb：0.02％、v：0.020％、ti：0.013％、al：0.019％、cr：0.42％、ni：0.31％、cu：0.32％、mo：0.11％、y：0.092％和余量的fe。

6、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.076％、si：0.28％、mn：1.17％、nb：0.02％、v：0.020％、ti：0.027％、al：0.040％、cr：0.42％、ni：0.31％、cu：0.32％、mo：0.11％、y：0.026％和余量的fe。

7、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述稀土y微合金化耐候橋梁鋼的制備方法，包括以下步驟：

8、(1)將y以外的橋梁鋼原料依次進(jìn)行冶煉和lf精煉，然后進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉并加入y，最后進(jìn)行澆鑄，得到鑄坯；

9、(2)將所述步驟(1)得到的鑄坯依次進(jìn)行奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，得到稀土y微合金化耐候橋梁鋼。

10、優(yōu)選地，所述步驟(1)中真空循環(huán)脫氣精煉的真空度≤200pa，真空循環(huán)脫氣精煉的處理時(shí)間≥20min，真空循環(huán)脫氣精煉的氣氛為氬氣。

11、優(yōu)選地，所述步驟(2)中進(jìn)行奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制前對鑄坯進(jìn)行加熱；所述加熱的保溫溫度為1150～1250℃，加熱的保溫時(shí)間為1.5～2.5h。

12、優(yōu)選地，所述步驟(2)中奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度≥1100℃，奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制的累積壓下率≥50％。

13、優(yōu)選地，所述步驟(2)中奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度≥930℃，奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的累積壓下率≥60％，奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的終軋溫度為830～850℃。

14、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述稀土y微合金化耐候橋梁鋼或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的稀土y微合金化耐候橋梁鋼應(yīng)用于大型箱梁結(jié)構(gòu)公路橋和焊接結(jié)構(gòu)鐵路橋中。

15、本發(fā)明提供了一種稀土y微合金化耐候橋梁鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.06～0.1％、si：0.15～0.3％、mn：1～1.3％、nb：0.02～0.1％、v：0.01～0.1％、ti：0.006～0.03％、al：0.015～0.05％、cr：0.4～0.7％、ni：0.3～0.4％、cu：0.25～0.5％、mo≤0.15％、y：0.005～0.1％和余量的fe。本發(fā)明在耐候橋梁鋼成分標(biāo)準(zhǔn)上，引入了稀土y進(jìn)行微合金化處理，得到的橋梁鋼的力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)gb/t714-2015要求，不僅強(qiáng)度和塑性相對于傳統(tǒng)345mpa級耐候橋梁鋼有所提高，而且耐蝕性能具有明顯的優(yōu)勢，在模擬工業(yè)大氣環(huán)境中，腐蝕速率相比于傳統(tǒng)的耐候橋梁鋼可降低30～60％，具有免涂裝應(yīng)用的潛力，可大幅降低橋梁建造和后期維護(hù)成本，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益；同時(shí)橋梁鋼中ni、cr、cu和mo等貴重金屬的摻量低，有效降低了橋梁鋼的生產(chǎn)成本。實(shí)施例的結(jié)果顯示，本發(fā)明提供的橋梁鋼屈服強(qiáng)度≥345mpa，抗拉強(qiáng)度≥490mpa，延伸率≥20％，鋼板的力學(xué)性能均滿足gb/t714-2015《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)條件中q345qnh的性能要求，且屈強(qiáng)比達(dá)到0.72以下，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)耐候橋梁鋼，具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能；同時(shí)經(jīng)過稀土微合金化的耐候橋梁鋼在模擬工業(yè)大氣環(huán)境中具有優(yōu)異的耐蝕性，30天后平均腐蝕速率相對于對比例的橋梁鋼顯著下降，具有顯著的耐蝕性優(yōu)勢。

技術(shù)特征：

1.一種稀土y微合金化耐候橋梁鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.06～0.1％、si：0.15～0.3％、mn：1～1.3％、nb：0.02～0.1％、v：0.01～0.1％、ti：0.006～0.03％、al：0.015～0.05％、cr：0.4～0.7％、ni：0.3～0.4％、cu：0.25～0.5％、mo≤0.15％、y：0.005～0.1％和余量的fe。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土y微合金化耐候橋梁鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.071％、si：0.26％、mn：1.13％、nb：0.02％、v：0.020％、ti：0.023％、al：0.014％、cr：0.43％、ni：0.33％、cu：0.32％、mo：0.10％、y：0.005％和余量的fe。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土y微合金化耐候橋梁鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.076％、si：0.30％、mn：1.15％、nb：0.02％、v：0.020％、ti：0.013％、al：0.019％、cr：0.42％、ni：0.31％、cu：0.32％、mo：0.11％、y：0.092％和余量的fe。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土y微合金化耐候橋梁鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下化學(xué)組成：c：0.076％、si：0.28％、mn：1.17％、nb：0.02％、v：0.020％、ti：0.027％、al：0.040％、cr：0.42％、ni：0.31％、cu：0.32％、mo：0.11％、y：0.026％和余量的fe。

5.權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述稀土y微合金化耐候橋梁鋼的制備方法，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中真空循環(huán)脫氣精煉的真空度≤200pa，真空循環(huán)脫氣精煉的處理時(shí)間≥20min，真空循環(huán)脫氣精煉的氣氛為氬氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中進(jìn)行奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制前對鑄坯進(jìn)行加熱；所述加熱的保溫溫度為1150～1250℃，加熱的保溫時(shí)間為1.5～2.5h。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度≥1100℃，奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制的累積壓下率≥50％。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度≥930℃，奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的累積壓下率≥60％，奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的終軋溫度為830～850℃。

10.權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述稀土y微合金化耐候橋梁鋼或權(quán)利要求5～9任意一項(xiàng)所述制備方法制備得到的稀土y微合金化耐候橋梁鋼應(yīng)用于大型箱梁結(jié)構(gòu)公路橋和焊接結(jié)構(gòu)鐵路橋中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種稀土Y微合金化耐候橋梁鋼及其制備方法和應(yīng)用，屬于耐蝕鋼技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在耐候橋梁鋼成分標(biāo)準(zhǔn)上，引入了稀土元素Y進(jìn)行微合金化處理，得到的橋梁鋼的力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T714?2015要求，不僅強(qiáng)度和塑性相對于傳統(tǒng)345MPa級耐候橋梁鋼有所提高，而且耐蝕性能具有明顯的優(yōu)勢，在模擬工業(yè)大氣環(huán)境中，腐蝕速率相比于傳統(tǒng)的耐候橋梁鋼更低，具有免涂裝應(yīng)用的潛力，可大幅降低橋梁建造和后期維護(hù)成本，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益。

技術(shù)研發(fā)人員：馬宏馳,李眾,李曉剛,魯翠平,程學(xué)群,劉智勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28