CN102061424B - 超厚高层建筑用q390gjc-z35钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板及其生产方法，它包含如下质量百分比的化学成分，C：≤0.19％、Si：≤0.50％、Mn：1.00～1.60％、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9.0～10.0级，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了≥100mm特厚保探伤、保力学性能的高层建筑用钢板。

Description

超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及到钢材，具体涉及到一种超厚高层建筑用Q390GJC-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100mm以上的高层建筑用钢板国内能生产的钢厂还不多。厚度在100mm以上的Q390GJC-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

针对上述问题，本发明提供一种保性能、保探伤的超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板及其生产方法。

一种超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板，包含如下质量百分比的化学成分，C：≤0.19％、Si：≤0.50％、Mn：1.00～1.60％、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。

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。超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板及其生产方法厚度在100mm以上。

为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括：

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：坚持“高温慢注，低温快注”原则；

轧钢加热：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；

轧制：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：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：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。

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9.0～10.0级，通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了≥100mm特厚保探伤、保力学性能的高层建筑用Q390GJC-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Q390GJC-Z35级水平。其屈服强度控制在400～480MPa，抗拉强度控制在540～630MPa，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Q390GJC-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在100mm以上的保性能、保探伤高层建筑用Q390GJC-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：1.00～1.60、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/mm+1.5小时，钢板出炉后水冷40-50S。

实施例1

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Q390GJC-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

实施例2

通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、加热、轧制、控冷、缓冷、热处理工艺，获得如下表2所述化学成分的Q390GJC-Z35成品钢，其中各工艺参数及力学性能见如下表4、5。

表2实施例2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。

炼钢成分：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≥5。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6.5，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：坚持“高温慢注，低温快注”原则。具体浇注工艺要求见表3。

表3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。

轧钢加热：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所示。

轧制：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：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：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Q390GJC-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4。

表4Q390GJC-Z35钢板机械力学性能

本次共试生产120mm厚Q390GJC-Z35 10批，其中：屈服强度控制在400～480MPa，抗拉强度控制在540～630MPa，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Q390GJC-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，对该次实验的钢板进行-40℃V型冲击功指标进行了检测，其值控制在136～248J。结果表明，本次开发的120mm超厚Q390GJC-Z35高层建筑用钢板已达到了120mm厚Q390GJE-Z35的性能级别。

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：结果见图2、图3。

表5产品的控扎和正火后金相组织

结合表5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8～9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9～10级。

Claims (1)

1.一种超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分， C：≤0.19%、Si：≤0.50%、Mn：1.00～1.60%、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，所述碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.47，所述超厚高层建筑用Q390GJC-Z35钢板的生产方法，它包括如下步骤：

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：坚持“高温慢注，低温快注”原则；

轧钢加热：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；

轧制：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：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：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1.8 min/mm+1.5小时，钢板出炉后水冷40- 50s。

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