CN102041437B - 160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板 - Google Patents
160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种保性能、保探伤的160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板及其生产方法。它包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:≤0.19、Si:≤0.50、Mn:1.20~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb+V+Ti+Ni):≤0.20、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。通过合理的采取多元复合微合金元素的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,达到各类夹杂物级别总和不超过3.0,通过控轧控冷+正火处理使钢的晶粒度达到9.0级。
Description
技术领域
本发明涉及到钢材,具体涉及到一种160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板及其生产方法。
背景技术
随着我国国民经济的迅速发展,高层建筑用钢的发展也向着特厚、特宽、高性能方向发展。高层建筑用钢对钢板强韧性、屈强比、抗层状撕裂能力等提出了较高的要求,目前厚度160mm的高层建筑用钢板国内能生产的钢厂还不多。厚度160mm的Q345E-Z35高层建筑用钢,因其生产难度大、工艺装备要求特殊等原因无法生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保性能、保探伤的160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板及其生产方法。
一种160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板,它包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):
C:≤0.19、Si:≤0.50、Mn:1.20~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb+V+Ti+Ni):≤0.20、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
上述160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板,它的碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]:≤0.47。
上述化学元素的作用分析如下:C:是钢中最基础的强化元素,提高强度,但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑,碳的含量尽量控制的低一些。Si:是固溶强化元素,对提高钢板的强度有利。Mn:是固溶强化元素,对提高 钢板的强度和韧性均有利。P:对焊接不利,且具有一定的冷脆性,在本钢种中属于有害元素,应控制的尽量低。S:易形成MnS类夹杂物,具有一定的热脆性,在本钢种中属于有害元素,应控制的尽量低。V、Nb、Ti:在钢中能够与C、N结合,形成微细碳化物或碳氮化物,能起细化晶粒和弥散强化作用,从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。Ni:适量的加入可以有效提高钢板的低温冲击韧性。Al:可以起到细化晶粒强化作用。
上述160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板的生产方法,包括以下步骤:
a.转炉冶炼:出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.012%;点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣;
b.LF精炼:采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间控制在15min以上;
c.真空精炼:在所述真空精炼中,在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制;
d.模铸浇注:坚持“高温慢注,低温快注”原则;
e.钢锭加热:均热坑的保温温度控制在1200℃~1300℃;
f.轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,采用高温低速大压下轧制;二阶段开轧温度在820~860℃,二阶段采取小压下轧制,道次压下量为15-20mm,终轧温度800-840℃;
g.控冷:返红温度620-660℃;
h.缓冷:入缓冷坑温度≥500℃,堆冷时间≥48小时;
i.热处理,保温温度910±10℃,保温时1.8mim/mm+1.5小时,钢板出炉后水冷40-50S。
通过合理的采取多元复合微合金元素的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,达到各类夹杂物级别总和不超过3.0,通过控轧控冷+正火处理使 钢的晶粒度达到9.0级,通过上述等措施的有效实施,成功地生产出了160nm保探伤、保力学性能的高层建筑用Q345E-Z35钢板。对铁水预处理到整个热处理全过程,制订了严格的工艺点控制标准,并严格执行,产品的实物质量达到了Q345E-Z35级水平。其屈服强度控制在350-400MPa,抗拉强度控制在470-550MPa,屈强比均≤0.82;伸长率控制在21%-27%;-20℃V型冲击功控制在153~280J;Z向性能分布在32-57之间,单个试样3个Z向性能平均值均大于40%,性能指标完全满足了Q345E-Z35开发要求。
附图说明
下面结合附图,对本发明做进一步阐述。
图1是本发明工艺流程图。
图2是本发明TMCP轧制后的金相组织图(100X)。
图3是本发明热处理后的金相组织图(100X)。
具体实施方式
本发明所述特厚厚度为160mm的保性能、保探伤高层建筑用Q345E-Z35钢板钢板包含如下重量百分比的化学成分(单位,wt%):
C:≤0.19、Si:≤0.50、Mn:1.20~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb+V+Ti+Ni):≤0.15、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]:≤0.47。
本发明采取的生产方法包括:转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、加热、轧制、控冷、缓冷、热处理,在所述转炉冶炼中,出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.012%;点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣;在所述LF精炼中,采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间控制在15min以上;在所述真空精炼中,在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制;在所述加热中,均热坑的保 温温度控制在1200℃~1300℃;;在所述轧制中,采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,采用高温低速大压下轧制;二阶段开轧温度在820~860℃,二阶段采取小压下轧制,道次压下量为15-20mm,终轧温度800-840℃;在所述控冷中,返红温度620-660℃;在所述缓冷中,入缓冷坑温度≥500℃;堆冷时间≥48小时;所述热处理中,保温温度910±10℃,保温时1.8mim/nm+1.5小时,钢板出炉后水冷40-50S。
通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、模铸浇注、钢锭加热、轧制、控冷、缓冷、热处理工艺,获得如下表1所述化学成分的Q345E-Z35成品钢,其中各工艺参数及力学性能见如下表4、5。
表1实施例1钢的化学成分
本发明的工艺路线:铁水KR深脱硫→转炉冶炼→LF精炼→VD真空处理→模铸锭浇注→钢锭加热→除磷→控制轧制→控制冷却→控制矫直→下线缓冷→表面检查→热处理→精整→探伤→检测→判定→合格品入库。
表2实施例2钢的化学成分
发明工艺如实施例1.
表3实施例3钢的化学成分
发明工艺如实施例1.
炼钢部分成分:本发明的钢板的化学成分设计采用低碳当量,Mn-Nb-V-Ni系铁素体+珠光体钢,应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。C主要与其它元素形成碳化物,起组织强化和析出强化作用,提高钢板强度;Mn主要起固溶强化和降低相变温度,起提高钢板强度的作用;Nb起细晶强化作用,钢锭加热时,固溶的Nb可以阻止奥氏体晶粒长大;经过二阶段轧制,V的C、N化物析出,提高钢板强度;Ni的作用主要是增大奥氏体的过冷度,起细晶强化作用,另外可提高低温冲击韧性。为确保探伤,同时采取洁净钢冶炼技术,严控钢种[P]、[S]、[N]、[H]、[O]五大有害元素含量。
锭型选择:为确保探伤合格,考虑压缩比至少≥4。常规模铸锭选择24T、26T、32T、33T,水冷模锭选择36-40T,优选36T水冷模,该钢锭厚度780mm,锭模底盘和四周通水冷却,帽口保温,压缩比可以达到设计要求。转炉冶炼:按洁净钢冶炼工艺标准进行控制,出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.012%;点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣。LF精炼:采取大渣量进行造渣,确何白渣保持时间控制在15min以上;杜绝渣稀现象;严格按照吹氩标准执行吹氩操作,禁止暴吹。真空精炼:在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制;破真空后立即进行Ca处理,对夹杂物进行改性,软吹大于5min后吊钢。浇注工艺:坚持“高温慢注,低温快注”原则。具体浇注工艺要求见表4。
表4模铸浇铸工艺
注:T11代表液相线温度,动车、脱帽和脱锭时间从注完开始计算。
加热工艺点:钢锭加热按36水冷模铸锭低合金系列加热工艺进行,以确保钢充分烧透、烧均匀;均热坑的保温温度按照1250℃~1260℃执行。具体加热曲线如图1:
轧制工艺:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求,为确保变形渗透,在板厚≥500mm时,道次压下量按60±10mm控制,工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制;凉钢厚度为160-200mm,二阶段开轧温度在820~860℃,二阶段采取小压下轧制,道次压下量为15-20mm,终轧温度800-840℃。
控冷工艺:轧制后进入ACC两次弱冷,尽量减少表面和内部的温差,确保返红温度在620-660℃,冷却后送往强力矫直机进行热矫直。缓冷工艺:钢板下线后进行缓冷,入缓冷坑温度≥500℃;堆冷时间≥48小时。热处理:执行工艺为保温温度910±10℃,保温时1.8mim/mm+1.5小时,钢板出炉后水冷40-50S。
化学成份:C主要与其它元素形成碳化物,起组织强化和析出强化作用,提高钢板强度;Mn主要起固溶强化和降低相变温度,起提高钢板强度的作用;Nb起细晶强化作用,钢锭加热时,固溶的Nb可以阻止奥氏体晶粒长大;经过二阶段轧制,V的C、N化物析出,提高钢板强度;Ni的作用主要是增大奥氏体的过冷度,起细晶强化作用,另外可提高低温冲击韧性。P、S含量控制在一个较低的范围内,总之,整体成分控制比较稳定,满足Q345E-Z35高层建筑用钢板的成分设计要求。
表面质量要求按GB/T714-2008严格执行。
探伤执行JB/T2970-2004II级探伤标准执行。
成份及机械力学性能按GB/T1591-2008执行,具体见表5。
表5Q345E-Z35钢板机械力学性能
本次共试生产160mm厚Q345E-Z3510批,其中:屈服强度控制在350~400MPa,抗拉强度控制在470~550MPa,屈强比均≤0.82;伸长率控制在21%-27%;-20℃V型冲击功控制在160~280J;Z向性能分布在32-57之间,单个试样3个Z向性能平均值均大于40%,性能指标完全满足了Q345E-Z35开发要求。同时为了进一步了解该次实验的实物真正性能水平。
外检及探伤:所研制的钢板外检,正品率100%,按JB/T 2970-2004进行探伤,合一级率为100%,达到了预期效果。金相检验:对控轧和正火后的产品分别作了金相组织检验,结果见图2、图3。
表6产品的控扎和正火后金相组织
结合表6和图2、图3分析,控轧后的钢板组织为铁素体和珠光体,晶粒度达到7.5级。正火处理后,钢板中的铁素体和珠光体组织更加均匀,晶粒细化,达到9.0级。
Claims (1)
1.一种160mm厚高层建筑用Q345E- Z35钢板,其特征在于:它包含如下质量百分比的化学成分:C:≤0.19、Si:≤0.50、Mn:1.20~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb+V+Ti+Ni):≤0. 20、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素,该钢板的屈服强度达到350~400 MPa,抗拉强度达到470~550 MPa,屈强比均≤0.82;伸长率控制在21%-27%;-20℃V型冲击功控制在160~280 J;Z向性能分布在32-57之间,其生产方法,包括以下步骤:
a.转炉冶炼:出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.012%;点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣;
b. LF精炼:采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间控制在15min以上;
c. 真空精炼:在所述真空精炼中,在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制;
d. 模铸浇注:坚持“高温慢注,低温快注”原则;
e. 钢锭加热:均热坑的保温温度控制在1200℃~1300℃;
f. 轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,采用高温低速大压下轧制;二阶段开轧温度在820~860℃,二阶段采取小压下轧制,道次压下量为15-20mm,终轧温度800-840℃;
g.控冷:返红温度620-660℃;
h. 缓冷:入缓冷坑温度≥500℃,堆冷时间≥48小时;
i.热处理,保温温度910±10℃,保温时间1.8 mim/mm+1.5小时,钢板出炉后水冷40-50s。
2.如权利要求1所述的160mm厚高层建筑用Q345E-Z35钢板,其特征在于:它的碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+ Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]:≤0.47。
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