本發(fā)明涉及鋼材加工，具體涉及一種薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁鋼板及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著大跨度橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，鋼箱梁因其具有自重輕、抗震性能優(yōu)、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，已成為跨海大橋、懸索橋等橋梁的主流結(jié)構(gòu)形式。鋼箱梁中u形加勁肋（u肋）需大量采用厚6-10mm薄規(guī)格高強(qiáng)度的橋梁鋼板，且設(shè)計(jì)規(guī)范明確要求此類(lèi)鋼板必須采用原軋制平板，禁止使用熱連軋卷板。然而，現(xiàn)有寬厚板生產(chǎn)線(xiàn)在制造薄規(guī)格橋梁鋼時(shí)存在以下技術(shù)瓶頸：

2、1.生產(chǎn)工藝復(fù)雜且成本高昂：傳統(tǒng)工藝需對(duì)連鑄坯進(jìn)行兩次加熱（均熱溫度≥1200℃）和兩次軋制（開(kāi)坯+精軋），導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)30%-40%，能耗增加25%以上，成材率降低，顯著推高生產(chǎn)成本。

3、2.板形控制難題突出：薄規(guī)格鋼板（厚度≤10mm）在軋制過(guò)程中易產(chǎn)生瓢曲、邊浪、中浪等缺陷，不平度普遍＞5mm/m，嚴(yán)重影響后續(xù)焊接裝配精度。

4、3.強(qiáng)韌性匹配矛盾加?。簽闈M(mǎn)足橋梁設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求（屈服強(qiáng)度≥420mpa），現(xiàn)有工藝通過(guò)提高碳當(dāng)量強(qiáng)化鋼材，但導(dǎo)致屈強(qiáng)比升至0.92以上，-40℃沖擊功降至60j以下，冷彎合格率不足80%，嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)安全性。

5、4.耐腐蝕性與服役壽命不足：傳統(tǒng)橋梁鋼在海洋大氣環(huán)境中耐氯離子腐蝕性能差，跨海大橋u肋焊縫處腐蝕速率可達(dá)0.3mm/年，服役壽命較設(shè)計(jì)要求縮短30%-40%，后期維護(hù)成本激增。

6、現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利cn114951267a提出一種單機(jī)架爐卷軋機(jī)220mm坯料直接軋制窄薄規(guī)格鋼板的方法，雖減少一次軋制工序，但依賴(lài)卷曲爐反復(fù)加熱（卷曲溫度≥850℃），導(dǎo)致氧化燒損率增加1.2%，且無(wú)法生產(chǎn)寬度＞3000mm寬幅的鋼板。高溫快軋雖減少溫降，但終軋溫度波動(dòng)大（750℃-850℃），易導(dǎo)致組織不均，屈強(qiáng)比和低溫韌性難以協(xié)調(diào)（-40℃沖擊功≤60j）。此外，卷軋工藝設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)成本高，且成材率僅提升10%。專(zhuān)利cn111889512b一種單機(jī)架軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格鋼板的方法，其采用兩次軋制工藝，雖將不平度控制在3mm/m以下，但分切后的坯料需二次加熱，晶粒粗化問(wèn)題顯著，延伸率下降5%-8%。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)仍難以兼顧薄規(guī)格橋梁鋼的高效生產(chǎn)、優(yōu)異板形、強(qiáng)韌平衡及長(zhǎng)效耐腐蝕等綜合需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁鋼板及其生產(chǎn)方法，通過(guò)成分優(yōu)化與工藝創(chuàng)新，突破了現(xiàn)有技術(shù)因兩次軋制、卷曲爐依賴(lài)導(dǎo)致的效率低下、性能不均、耐蝕性不足等瓶頸，實(shí)現(xiàn)了薄規(guī)格橋梁鋼板的高效生產(chǎn)與綜合性能全面提升。

2、為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：

3、一種薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁鋼板，按照質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋼板的化學(xué)成分包括：

4、c：0.055%-0.085%，si：0.20%-0.25%，mn：0.55%-0.65%，cr：0.88%-1.00%，cu：0.30%-0.40%，ni：0.10%-0.18%，nb：0.035%-0.045%，ti：0.010%-0.018%，al：0.03%-0.04%，s≤0.002%，p：0.012%-0.019%，h≤0.00015%，其余為fe和其他不可避免的雜質(zhì)；

5、其中，si、cr、cu、ni、p滿(mǎn)足如下耐腐蝕性指數(shù)公式：

6、[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。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述鋼板的結(jié)構(gòu)組織為鐵素體+貝氏體的復(fù)相組織，其中，所述鐵素體占25%-35%，所述貝氏體占65%-75%。

8、本發(fā)明還提供一種薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁鋼板的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

9、（1）冶煉及連鑄：將鐵水經(jīng)預(yù)脫硫處理、轉(zhuǎn)爐冶煉調(diào)整元素成分、鋼包精煉、rh真空精煉后，連鑄成坯料，堆垛冷卻；其中，所述坯料的尺寸為厚度220±10mm、寬度1400±100mm、長(zhǎng)度2300-3800mm；

10、（2）軋制：將所述坯料加熱至1230-1255℃，保溫220-280min，快速送至軋機(jī)的進(jìn)料端，直接軋制成厚度6-10mm、長(zhǎng)度≤40000mm的目標(biāo)鋼板；

11、其中，所述軋機(jī)的開(kāi)軋溫度≥1200℃，以及終軋溫度為830-870℃，軋制過(guò)程中根據(jù)溫度變化動(dòng)態(tài)控制所述軋機(jī)的軋輥的壓下量；

12、（3）軋后冷卻：軋后的目標(biāo)鋼板以15-25℃/s的冷卻速率冷卻至480-530℃，隨后入保溫坑保溫。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述rh真空精煉具體包括：將所述鋼包在真空度≤2mbar下，脫氣至少15min，并且同時(shí)進(jìn)行軟攪拌至少15min。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟（2）中在快速將所述坯料送至軋機(jī)的進(jìn)料端之前，先進(jìn)行輥期編排，包括：

15、將所述坯料置于所述軋機(jī)的軋輥生產(chǎn)序列的第40-80塊的位置作為待軋目標(biāo)坯料，在對(duì)所述待軋目標(biāo)坯料軋制前先將6-10塊的坯料軋制成厚度規(guī)格為8-14mm的鋼板過(guò)渡材，并且軋制鋼板過(guò)渡材時(shí)由厚到薄過(guò)渡進(jìn)行軋制。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟（2）中，在所述坯料的軋制過(guò)程中，總軋制道次≤13道次，其中，軋制完第6道次后待溫，第7道次開(kāi)軋溫度為1050-1060℃，最后一個(gè)道次為平整道次。

17、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟（2）中，在所述坯料的軋制過(guò)程中，所述軋機(jī)先以初始速度2.0m/s咬入所述坯料，軋制1m后線(xiàn)性加速至8.0m/s進(jìn)行恒速軋制，最后線(xiàn)性減速進(jìn)行軋制且減速至4.0m/s后拋鋼。

18、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟（2）中，在所述坯料的軋制過(guò)程中，在所述坯料被咬入前關(guān)閉所述軋機(jī)的軋輥的冷卻水，軋制1m后開(kāi)啟軋輥的冷卻水，軋制剩余2m時(shí)關(guān)閉軋輥的冷卻水。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟（2）中，所述軋制過(guò)程中根據(jù)溫度變化動(dòng)態(tài)控制所述軋機(jī)的軋輥的壓下量，包括：

20、當(dāng)軋制溫度≥1060℃時(shí)，通過(guò)雙輥總扭矩5000-6000kn·m動(dòng)態(tài)控制壓下量；

21、當(dāng)軋制溫度為960-1060℃時(shí)，通過(guò)軋制力55000-66000kn與彎輥力3000-4000kn協(xié)同調(diào)控壓下量；

22、當(dāng)軋制溫度＜960℃時(shí)，漸進(jìn)式減少軋制力與彎輥力以降低壓下量。

23、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟（2）中，在所述坯料軋制過(guò)程中，當(dāng)中間坯料厚度≤32mm時(shí)關(guān)閉輥道冷卻水，且單道次壓下量滿(mǎn)足：

24、中間坯料厚度10-16mm時(shí)，單道次壓下量＞3mm；

25、中間坯料厚度＜10mm時(shí)，單道次壓下量＞1.5mm。

26、由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種薄規(guī)格高強(qiáng)度橋梁鋼板及其生產(chǎn)方法，與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

27、（1）在不增加新設(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)了在寬厚板產(chǎn)線(xiàn)，采用220±10mm厚規(guī)格的坯料直接軋制成6-10mm厚度規(guī)格的橋梁鋼板，將原工藝的兩次加熱、兩次軋制，縮減為一次加熱、一次軋制，省去了中間開(kāi)坯工序，縮短了生產(chǎn)周期，降低能耗，提高成材率，降低了生產(chǎn)成本。

28、（2）通過(guò)低碳成分設(shè)計(jì)提高鋼板的焊接性能，通過(guò)添加cr、cu、ni、si等元素，提高鋼板的耐腐蝕性能，增加鋼板的使用壽命，降低養(yǎng)護(hù)成本。

29、（3）通過(guò)輥期編排，以及對(duì)坯料加熱溫度、壓下量、軋制速度、軋制溫度、軋制厚度、軋制力、扭矩、彎輥力等參數(shù)的匹配控制，提高鋼板板形的質(zhì)量和平直度。

30、（4）通過(guò)控制出爐時(shí)坯料的上下表面溫度、軋輥冷卻水、輥道（用來(lái)運(yùn)輸坯料的輸送輥）冷卻水、軋后快速冷卻、入保溫坑保溫等技術(shù)提高整板的溫度均勻性，降低同板性能差。

31、（5）rh真空精煉過(guò)程中，保證脫氣時(shí)間≥15min，軟攪拌時(shí)間≥15min，可提高鋼板的純凈度，進(jìn)而提升其綜合力學(xué)性能；坯料堆垛冷卻，堆垛冷卻時(shí)間≥48h，以及軋后入保溫坑保溫，可使坯料和鋼板充分釋放氫氣，提高鋼板的低溫韌性和冷成型性能。

32、（6）在坯料加熱環(huán)節(jié)，司爐溫度應(yīng)≥1230℃。坯料出爐后，運(yùn)輸速度不低于6m/s，開(kāi)軋溫度≥1200℃。如此可有效規(guī)避轉(zhuǎn)鋼階段的翹頭問(wèn)題，確保軋制流程中板形質(zhì)量達(dá)標(biāo)。同時(shí)，有助于提升鋼板的軋制溫度。此外，對(duì)總軋制道次加以限制，同樣是為了保障鋼板能夠達(dá)到預(yù)期的終軋溫度。對(duì)于坯料的加熱溫度，需控制在≤1255℃，以避免奧氏體組織出現(xiàn)異常長(zhǎng)大的情況。坯料保溫時(shí)間控制在220-280min。出爐時(shí)坯料上下表面溫度差控制在≤20℃，能夠保證坯料達(dá)到充分“燒透”的狀態(tài)。這不僅可以提高坯料溫度的均勻性，還能促進(jìn)合金元素充分實(shí)現(xiàn)固溶。坯料溫度均勻是確保鋼板變形均勻的重要前提，而提高變形均勻性對(duì)于提升鋼板板形質(zhì)量具有重要意義。此外，合金元素充分固溶是保證鋼板強(qiáng)度的重要前提。

33、（7）低速咬入和拋出可保證鋼板頭尾板形，防止翹頭或扣頭。高速軋制一是可防止薄規(guī)格末道次軋制溫度過(guò)低，保證鋼板的終軋溫度；二是提高生產(chǎn)效率；三是通過(guò)鋼板快速運(yùn)動(dòng)慣性牽引，可防止鋼板跑偏，避免出現(xiàn)斜角，保證鋼板板形。

34、（8）軋輥冷卻水的控制旨在保護(hù)整板軋制溫度的均勻性。頭尾溫降快，通過(guò)軋輥冷卻水的控制，使鋼板的頭、尾溫度得到補(bǔ)償。若終軋溫度過(guò)高，組織晶粒過(guò)粗，低溫韌性差；若終軋溫度過(guò)低，組織晶粒過(guò)細(xì)，屈強(qiáng)比容易超標(biāo)；因此，為保證橋梁鋼板既具有良好的低溫韌性，又具有較低的屈強(qiáng)比，必須對(duì)終軋溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。因此，整板溫度均勻性也是保證鋼板性能均勻性的前提。

35、（9）軋制過(guò)程采用基于變形抗力分區(qū)的扭矩-力能協(xié)同控制策略：在高溫區(qū)（≥1060℃）優(yōu)先利用材料低變形抗力特性，通過(guò)設(shè)定雙輥總扭矩上限（5000-6000knm）實(shí)現(xiàn)極限壓下；當(dāng)溫度降至中低溫區(qū)（960℃-1060℃）時(shí)切換為軋制力-彎輥力耦合控制模式（軋制力55000-66000kn，彎輥力3000-4000kn），通過(guò)提升彎輥力至彎輥力3000-4000kn主動(dòng)增大輥縫凸度，形成中部減薄-邊緣增厚的非對(duì)稱(chēng)壓下分布，以抑制軋件跑偏并增強(qiáng)側(cè)向穩(wěn)定性；當(dāng)溫度＜960℃，根據(jù)加工硬化效應(yīng)執(zhí)行漸進(jìn)式載荷遞減規(guī)程，遞進(jìn)式降低軋制力和彎輥力。軋后增加一道平整道次，使板形更加平整，這也是確保鋼板冷卻均勻的前提。

36、（10）單道次壓下量越小，溫降越顯著。如，中間坯料為9mm時(shí)，單道次壓下0.7mm，溫降約70℃；單道次壓下2mm，溫降約30℃。鋼板溫降速度越快，一是無(wú)法保證終軋溫度；二是終軋溫度過(guò)低會(huì)增加板形控制難度。因此，生產(chǎn)薄規(guī)格鋼板時(shí)，要保證后面幾個(gè)道次的單道次壓下量，避免溫降過(guò)快。

37、（11）當(dāng)中間坯料厚度≤32mm時(shí)，關(guān)閉輥道冷卻水，可以減少軋件的熱量損失。且當(dāng)中間坯料厚度≤14mm時(shí)，中間坯料在輥道停留的瞬間，易出現(xiàn)沿著寬度方向的低溫黑帶。因此，關(guān)閉輥道冷卻水還可以保證鋼板的溫度均勻性。

38、（12）軋制溫度越低，鋼板變形抗力越大，板形控制難度越大；且軋制溫度過(guò)低，會(huì)使組織晶粒過(guò)細(xì)，這對(duì)鋼板的屈強(qiáng)比不利；終軋溫度過(guò)高對(duì)低溫韌性不利，因此終軋溫度控制在830-870℃。

39、（13）軋后快速冷卻，可細(xì)化相變組織，提高鋼板強(qiáng)度、塑性和韌性，

40、（14）入保溫坑保溫可實(shí)現(xiàn)鋼板殘余熱量充分利用，使鋼板在保溫坑內(nèi)發(fā)生均勻的自回火，不僅能保證鋼板的板形，還能充分消除鋼板軋制和冷卻帶來(lái)的殘余應(yīng)力，并能消除硬相組織，提高鋼板的低溫韌性。

41、（15）鐵素體+貝氏體復(fù)相組織設(shè)計(jì)，貝氏體為鋼板提供了較高的強(qiáng)度，均勻分布的鐵素體組織為鋼板提供了較低的屈服強(qiáng)度和較高的延伸率，使鋼板具有良好的抗震性能和冷成型性能。

42、應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開(kāi)的發(fā)明主題的一部分。

43、結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導(dǎo)的前述和其他方面、實(shí)施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實(shí)施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見(jiàn)，或通過(guò)根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的具體實(shí)施方式的實(shí)踐中得知。