CN103540848A - 一种420MPa级正火态特厚规格结构用钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种420MPa级正火态特厚规格结构钢板及其制造方法。钢板的化学成分质量百分比为：C0.14～0.16%，Si0.30～0.40%，Mn1.0～1.60%，Als0.015～0.025%，Nb0.005～0.025%，V0.065～0.10%，Ti0.010～0.02%，Ni0.2～0.45%，Cu0.05～0.30%，P<0.01%,S<0.005%，其余为Fe和不可避免杂质。采用上述化学成分的400mm厚度的连铸钢坯，通过两阶段轧制后不水冷，快速下线堆垛缓冷不少于72小时；钢板喷丸处理后，采用正火+加速冷却热处理工艺，该方法生产的正火态100～120mm钢板具有良好的强韧性，屈服强度大于420MPa，可用于大跨距框架建筑、桥梁、塔架结构的关键受力构件。

Description

一种420MPa级正火态特厚规格结构用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种420MPa级正火态特厚规格结构用钢板及其制造方法，具体地说是一种屈服强度420MPa级、厚度规格在100～120mm之间的正火态焊接结构用钢板及其制造方法。

背景技术

随着社会经济的发展，大跨距框架建筑、桥梁、塔架结构建造越来越多，这些结构的关键受力构件或位置经常使用到420MPa级的特厚规格钢板，设计上便于在这些钢结构的关键受力构件或位置代替更厚规格的低强度级别钢板的使用，减少结构自重。厚度规格大于100mm的钢板，特别要求正火状态交货，以保证稳定良好的性能和组织均匀性，满足设计使用。该级别正火态钢板不仅要求屈服强度在420MPa以上，同时要求-40℃低温冲击韧性大于47J和大于19%的较高塑性，生产难度很大。厚度大于100mm的该强度级别钢板一般采用钢锭坯料，通过调质工艺生产能够顺利实现，但需要大大增加淬透性元素，成本较高，而控轧工艺又不能保证产品厚度等方向的性能均匀性。

本发明涉及的是采用400mm特厚连铸坯生产100～120mm的特厚钢板，采用钢坯轧制+正火处理后采用加速冷却技术，生产的钢板强度高，屈服强度不小于420MPa，低温韧性和塑性好。

公开号CN101876000A发明专利提出一种连铸坯生产高韧性特厚板的方法，采用连铸坯通过轧制和正火热处理工艺，生产屈服强度300～360MP的钢板，但其涉及的钢种强度级别远达不到420MPa级别，热处理为正火工艺。

公开号CN102061373A发明专利公开了一种提高高强度特厚板力学性能的热处理工艺，特点是正火加热出炉后放入淬火水槽中冷却，返红温度按650-700度控制，生产的Q460D级钢板仅能满足-20度的冲击要求。

公开号CN102115806A发明专利涉及一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺，采用亚温正火，即AC3以下20-50℃加热后出炉空冷。

公开号CN101343685的发明专利提出一种屈服强度为420MPa级高强度建筑用钢板的热处理方法，所涉钢种仅采用C-Mn钢，通过添加铌钒钛等合金成分设计，成分中不含Cu，而且所涉产品为相关标准中Q420GJ厚度不大于100mm的钢板产品。

公开号CN101413049的发明专利提出一种屈服强度为420MPa正火可焊接细晶粒钢板的制备方法，连铸坯厚度规格仅最大320mm，钢板产品厚度规格仅10～50mm，成分中不含Cu，热处理工艺不涉及加速冷却。

公开号CN101323929的发明专利提出一种大厚度高层建筑结构用高强度钢板及其生产方法，采用钢锭生产的钢板厚度范围为100～110mm，成分不含Cu元素。

发明内容

本发明的目的就是针对大跨距框架建筑、桥梁、塔架结构建造需求，提供了一种采用400mm厚度连铸坯，在宽厚板生产线上应用正火加快速冷却热处理工艺生产420MPa级正火态特厚规格结构用钢板及其制造方法，钢板的屈服强度不低于420MPa，钢板厚度范围100～120mm。

本发明涉及一种420MPa级正火态特厚规格结构钢板，该钢板的化学成分质量百分比为：C0.14～0.16%，Si0.30～0.40%，Mn1.0～1.60%，Als0.015～0.025%，Nb0.005～0.025%，V0.065～0.10%，Ti0.010～0.02%，Ni0.2～0.45%，Cu0.2～0.27%，P<0.010%,S<0.005%，其余为Fe和不可避免杂质。

所述成分之间的关系为C+Mn/6+(Cr+V)/5+(Cu+Ni)/15不大于0.47%。

一种420MPa级正火态特厚规格结构钢板的生产方法，采用轧制+正火+快速冷却工艺，其特征在于：

轧机上采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制阶段开轧温度1000～1150℃，再结晶区轧制道次压下量设定35-38mm，中间待温厚度为成品厚度+20mm；

未再结晶区轧制开轧温度低于890℃，终轧表面温度810℃～830℃；

钢板轧后快速下线堆垛缓冷不少于72小时；

钢板喷丸处理后，采用正火+加速冷却热处理工艺，正火温度为880～910℃，在炉时间为1.5min/mm倍的成品厚度，出炉钢板进行加速冷却，控制返红温度610～640℃。

本方法生产的钢板较同等级钢板相比较，具有厚度大、强度高、力学性能和组织均匀、低温韧性优良和高塑性的特点，屈服强度420～450MPa，抗拉强度550～600MPa，延伸率≥19%，-40℃的1/4处和心部的常规冲击功均值≥47J。可以满足钢结构的关键受力构件或位置代替更厚规格的低强度级别钢板的设计使用，减少结构自重。

本方法的优点在于：采用400mm厚连铸坯生产100-120mm特厚钢板，比采用钢锭坯料生产效率高；正火加快速冷却热处理工艺，可适当降低合金成本和碳当量，钢板厚度方向性能均匀，强度、冲击韧性和塑性等性能指标稳定；在正火后通过增加弱水冷可以提高冷却速率，增大过冷度来提高形核率，最终达到细化晶粒和提高钢板的综合性能，钢板1/4处晶粒度10.0～10.5级，可比常规正火处理钢板晶粒度提高约1级。

下面结合具体实施例对该发明进行详细描述：

附图说明

图1为100mm厚钢板横断面1/4位置显微组织图。

图2为100mm厚钢板横断面1/2位置显微组织图。

图3为120mm厚钢板横断面1/4位置显微组织图。

图4为120mm厚钢板横断面1/2位置显微组织图。

具体实施方式

实施例1

按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了100mm厚钢板的实例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸400mm×2050mm×2750mm，成品钢板尺寸为100mm×2300mm×L(长度)，冷装，加热温度1170℃，双机架两阶段控轧，精轧开轧温度875℃，终轧温度820℃，待温厚度为120mm，轧后堆冷72小时，正火温度880℃，在炉时间150min，出炉后加速冷却返红温度620℃。钢板化学成分见表1，力学性能见表2，金相组织见附图1和图2。

表1100mm钢板的化学成分(重量，%)

C	Si	Mn	P	S	Als	Nb	Ti	Cu	Ni	V	Ceq
												0.153	0.36	1.55	0.009	0.002	0.020	0.02	0.015	0.20	0.35	0.07	0.462

表2力学性能检验结果

实施例2

按照本发明提供的成分设计和生产工艺，提供了120mm厚度规格的实例。除本说明书已经说明的外，本实施例采用连铸坯尺寸400mm×1850mm×2750mm，成品钢板尺寸为120mm×2000mm×L(长度)，冷装，加热温度1190℃，双机架两阶段控轧，精轧开轧温度860℃，终轧温度820℃，待温厚度为140mm，轧后堆冷72小时，正火温度910℃，在炉时间150min，出炉后加速冷却返红温度630℃。钢板化学成分见表3，力学性能见表4，金相组织见附图3和图4。

表3120mm钢板的化学成分(重量，%)

C	Si	Mn	P	S	Als	Nb	Ti	Cu	Ni	V	Ceq
												0.150	0.37	1.57	0.008	0.002	0.018	0.021	0.015	0.27	0.35	0.077	0.468

表4力学性能检验结果

Claims (3)

1.一种420MPa级正火态特厚规格结构钢板，其特征在于：该钢板的化学成分质量百分比为：C0.14～0.16%，Si0.30～0.40%，Mn1.0～1.60%，Als0.015～0.025%，Nb0.005～0.025%，V0.065～0.10%，Ti0.010～0.02%，Ni0.2～0.45%，Cu0.2～0.27%，P<0.010%,S<0.005%，其余为Fe和不可避免杂质。

2.如权利要求1所述的一种420MPa级正火态特厚规格结构钢板，其特征在于：所述成分之间的关系为C+Mn/6+(Cr+V)/5+(Cu+Ni)/15不大于0.47%。

3.生产如按照权利要求1所述钢板的生产方法，采用轧制+正火+快速冷却工艺，其特征在于：

轧机上采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制阶段开轧温度1000～1150℃，再结晶区轧制道次压下量设定35-38mm，中间待温厚度为成品厚度+20mm；

未再结晶区轧制开轧温度低于890℃，终轧表面温度810℃～830℃；

钢板轧后快速下线堆垛缓冷不少于72小时；

钢板喷丸处理后，采用正火+加速冷却热处理工艺，正火温度为880～910℃，在炉时间为1.5min/mm倍的成品厚度，出炉钢板进行加速冷却，控制返红温度610～640℃。

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