CN101413087A

CN101413087A - 高层建筑用钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN101413087A
Application number: CNA2008101042985A
Authority: CN
Inventors: 刘春明; 姜中行; 李春智; 张苏渊; 徐莉; 衣鹏飞
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: CN101413087B

Abstract

本发明涉及一种高层建筑用钢板及其生产方法。该钢的化学成分按重量百分比为C：0.12～0.17％、Si：0.30～0.45％、Mn：1.35～1.55％、P：≤0.022％、S：≤0.010％、Alt：0.020～0.050％、V：0.03～0.10％，余量为Fe及不可避免的夹杂。该钢无需采用RH/VD真空处理，无需进行轧后热处理；采用LF炉精炼、全保护浇铸、适度的控制轧制控制冷却和堆冷等工艺，生产具有优良强韧性、低屈强比、窄屈服点、抗层状撕裂性能、良好探伤性能的经济型高层建筑用钢板。该钢厚度规格为12～60mm，屈服强度大于345～465MPa，抗拉强度490～610MPa，0℃V型缺口夏比冲击功≥34J，屈强比小于0.80，可满足探伤要求，适用于钢结构、高层建筑等领域。

Description

高层建筑用钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种结构钢及其生产方法，尤其是涉及一种高层建筑用钢板及其生产方法。

背景技术

在本发明申请之前，专利号为200410084699.0的中国发明专利公开说明了一种低屈强比易焊接结构钢厚板及其生产方法，该结构钢采用高Si-Mn-Ni-Ti系合金设计，C：0.01-0.10％、Si：1.00-1.50％、Mn：0.80-1.10％、Ni：0.30-3.20％、Ti：0.01-0.15％；钢板终轧结束后等待30～120s，温度至700～750℃后进入加速冷却装置，终冷温度至350～500℃；钢的显微组织为铁素体+贝氏体。该钢添加含量较多的Ni合金，成本较高；终轧结束至冷却开始之间，钢需要等到至一定的开冷温度，会影响生产节奏，降低生产效率。

专利号为01133562.9的中国发明专利公开说明了一种高性能耐火耐候建筑用钢及其生产方法，该钢含有Mo、Ni、Cr、Cu、Ti、Nb、V等多种合金元素，冶炼要求严，合金成本高；该钢采用超纯净钢冶炼方法，轧后进行正火+回火工艺，不但生产工艺成本高，而且对工装设备要求也高。

专利号为94111944.0中国发明专利公开说明一种高抗震性能的建筑结构用钢及其生产工艺，该钢属于热轧钢筋系列，其化学成分为：C：0.14-0.20％、Si：0.30-0.70％、Mn：1.10-1.40％、V：0.04-0.08％、Ti：0.01-0.03％、P≤0.035％、S≤0.035％。与本发明不同，该钢C含量达到0.14～0.20％，钢筋的焊接性能受到不利影响；采用V和Ti复合添加方式，其中V元素主要用来抑制钢的应变时效，而本发明只单独添加V微合金元素，目的是充分发挥其析出强化作用，提高钢板强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高层建筑用钢板。该钢仅需在C-Mn钢基础上添加V微合金元素，采用适度的控制轧制和控制冷却，通过发挥组织强化、细晶强化、V的析出强化等作用，即可生产出具有良好强韧性、低屈强比、窄屈服点、抗层状撕裂性能等的热轧态高层建筑用钢板。

本发明的目的可以通过如下措施来实现：

本发明涉及一种高层建筑用钢板，该钢板的化学成分按重量百分比为C：0.12～0.17％、Si：0.30～0.45％、Mn：1.35～1.55％、P：≤0.022％、S：≤0.010％、Alt：0.020～0.050％、V：0.03～0.10％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

该高层建筑用钢板，根据产品厚度规格的不同添加不同含量V微合金，薄规格钢板30mm的V含量按中下限0.03～0.06％控制，厚规格钢板30-60mm的V含量则中上限0.05～0.10％控制。

该高层建筑用钢板的生产方法，按上述钢的化学成分进行转炉冶炼-LF炉精炼-连铸-铸坯-加热-高压水除鳞-控制轧制控制冷却-矫直-空冷或堆冷至室温-成品；其特征是：将220mm-250mm厚铸坯在加热炉内按1100～1250℃加热，奥氏体再结晶区采用低速大压下轧制制度，单道次变形量控制在10％以上；再结晶区控制轧制，终轧温度控制范围为830～900℃；轧后加速进入控制冷却系统，终冷温度控制范围为700～750℃；热矫后钢板空冷或堆冷至室温。

本发明相比现有技术具有如下优点：

目前国内外普遍采用真空处理、轧后热处理等方式来生产高层建筑用钢板。应用本发明的最大优点是只需添加收得率很高V微合金元素；采用LF精炼手段，无需采用RH或VD等真空处理；只需适度控制轧制控制冷却工艺，无需进行热处理；即可生产出热轧态高层建筑结构用钢板，该钢具有良好的强韧性、低屈强比、窄屈服点、抗层状撕裂性能等，完全满足国标、冶标及用户的使用要求。应用本发明可以简化生产流程，提高生产效率，减少能耗，大幅度降低成本，获得良好的经济效益，符合开发节约型、洁净型绿色钢铁的发展方向。具体为：

1.本发明坚持低成本的生产路线，仅在C-Mn钢基础单独添加V微合金元素，并且根据产品厚度的不同其添加含量不同，合金成本比国内现有技术节省600元以上，不但降低成本，而且节约资源。

2.本发明中微合金元素V含量0.03～0.10％，并且V含量根据钢板厚度规格的不同而不同。钒是本发明中重要的强化元素，利用其在冷却过程中形成的V的碳氮化合物的析出强化作用来影响钢的性能。钒的碳氮化物可以在晶界和晶内的亚结构等部位析出，促进铁素体在晶内和晶界的形成，使得铁素体、珠光体均匀分布在晶内和晶界，细化晶粒。另外，为了使成分设计更加经济合理，薄规格钢板30mm以下的V含量按中下限0.03-0.06％控制，厚规格钢板30-60mm的V含量则中上限0.05-0.10％控制。

3.本发明采用低成本的洁净钢冶炼技术，无需RH或VD真空处理，简化工艺，降低能耗。主要通过优化合金料配料方式、合金加入量、LF炉精炼工艺、全保护浇铸等方式，N、H、O、P、S控制水平良好。采取单渣操作，加强快速成渣、控制炉渣的碱度和挡渣出钢等后续控制措施来降低钢水中的P含量，从而缩短生产周期提高了经济效益，P含量控制在0.022％以下。脱S主要在LF精炼过程中进行，通过电极加热以及造白渣来进行脱硫，LF炉精炼过程的脱硫率可达85％，铸坯S含量稳定控制在0.010％以下。

4.本发明采用适度的控制轧制和控制冷却，终轧温度和终冷温度较高，与传统的两阶段控制轧制或者TMCP不同。由于TMCP工艺主要通过晶粒细化来提高钢板的强度；而晶粒细化对屈服强度的提高更显著，不利于控制屈强比；因此在轧制高层建筑用钢板的过程总不能过分追求晶粒细化，应通过适当地控制轧制温度和压下量来控制晶粒细化程度，从而来保证钢板的综合性能、低屈强比、窄屈服点、抗层状撕裂能力等。

5.本发明采用轧后空冷或堆冷方式，无需热处理。高层建筑用钢板受到性能、低屈强比、窄屈服点、抗层状撕裂性能等的多重限制，国内企业一般采用热处理方式来生产，对生产厂家的工装设备等要求较高。因此本发明主要通过控制轧制和冷却的强度以及轧后堆冷等来生产热轧态的高层建筑用钢板，无需进行热处理，简化生产工艺，提高生产效率，减少能耗。

具体的实施方式

本发明还将结合实例对一种高层建筑用钢板及其生产方法进一步详述：

表1列出了本发明用于经济型低屈强比高层建筑用钢板的化学成分。生产方法如下：在炼钢厂采用低S铁水或铁水脱硫、210t转炉冶炼、LF炉精炼，处理后使钢中的化学成分如表1所示，余量为Fe及不可避免的夹杂。再将表1要求的钢水浇铸成220～250mm×1600～1800mm断面的板坯，送至中板厂。

表1 本发明钢的化学成分，wt％

序号	C	Si	Mn	P	S	Alt	V
序号	C	Si	Mn	P	S	Alt	V	1	0.12	0.38	1.35	0.010	0.003	0.031	0.040
2	0.14	0.35	1.47	0.012	0.006	0.034	0.067	1	0.12	0.38	1.35	0.010	0.003	0.031	0.040
2	0.14	0.35	1.47	0.012	0.006	0.034	0.067	3	0.17	0.33	1.55	0.009	0.004	0.040	0.095

采用适度控制轧制控制冷却的中厚板生产方式，轧制后无需采用热处理。工艺参数包括：将220mm-250mm厚铸坯在加热炉内按1100～1250℃加热，奥氏体再结晶区轧制时采用低速大压下工艺，加大道次变形量，单道次变形量大于10％；未再结晶轧制时，采用较高的终轧温度，按照830～900℃控制；轧后加速进入控制冷却系统，终冷温度控制在700～750℃；热矫后16mm钢板空冷至室温，30mm和60mm厚钢板堆垛缓冷至室温。

本发明的高层建筑用钢板的生产工艺参数和试验结果列于表2。从中可以看出钢板的屈服强度370～405Mpa，抗拉强度大于525～540Mpa，屈强比0.69～0.75，延伸率大于26％，0℃Akv值大于158J。

表2 本发明钢的工艺控制和试验结果

Claims

1、一种高层建筑用钢板，其特征在于：该钢板的化学成分按重量百分比为C：0.12～0.17％、Si：0.30～0.45％、Mn：1.35～1.55％、P：≤0.022％、S：≤0.010％、Alt：0.020～0.050％、V：0.03～0.10％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

2、如权利要求1所述的一种高层建筑用钢板，其特征是：根据产品厚度规格的不同添加不同含量V微合金，薄规格钢板30mm的V含量按中下限0.03～0.06％控制，厚规格钢板30-60mm的V含量则中上限0.05～0.10％控制。

3、如权利要求1所述的高层建筑用钢板的生产方法，按权利要求1所述钢的化学成分进行转炉冶炼-LF炉精炼-连铸-铸坯-加热-高压水除鳞-控制轧制控制冷却-矫直-空冷或堆冷至室温-成品；其特征是：将220mm-250mm厚铸坯在加热炉内按1100～1250℃加热，奥氏体再结晶区采用低速大压下轧制制度，单道次变形量控制在10％以上；再结晶区控制轧制，终轧温度控制范围为830～900℃；轧后加速进入控制冷却系统，终冷温度控制范围为700～750℃；热矫后钢板空冷或堆冷至室温。