CN106521320B - 特厚q460gjc/d控轧态高强度结构用钢板 - Google Patents

特厚q460gjc/d控轧态高强度结构用钢板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及特厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板及其制备方法，化学成分为，C0.15～0.18％，Si0.20～0.50％，Mn1.40～1.70％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr0.10～0.30％，Mo≤0.30％，Ni0.15～0.30％，Cu≤0.30％，Al0.02～0.04％，V0.10～0.14％，Nb0.04～0.07％，Ti0.01～0.02％，N≤0.006％余量为Fe，交货状态为WCR控轧态；屈服强度为480～530MPa，抗拉强度为630～670MPa，伸长率≥20％；屈强比≤0.83，‑20℃V型冲击功≥60J。本发明生产厚度80‑100mmQ460GJC/D产品的同板性能均匀、稳定，综合性能良好。

Description

特厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板
技术领域
本发明属于建筑结构特钢技术领域，具体涉及80～100mm厚的Q460GJC/D高强度钢板及其制备方法。
背景技术
今年来一大批钢结构建筑拔地而起，通过高层建筑用钢板的应用，极大地适应和支持建筑结构向高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等大型建筑工程发展的方向。大跨度框架建筑常需要使用高强度建筑用钢板如420MPa、460MPa级的建筑用钢板。
公开号CN105648313A发明的“一种稀土处理的正火型Q460GJ建筑用钢板及其生产方法”，采用300mm连铸坯生产60-80mm特厚板，用铸坯轧制+正火热处理。生产周期长、生产成本高，且交货状态为正火。
公开号CN104018090A发明的“屈服强度460MPa级建筑结构用钢板及其生产方法”。是用200、300mm连铸坯生产10-70mm建筑用钢板，采用铸坯轧制+轧后加速冷却即控轧控冷；其同块产品钢板性能的均匀性不稳定，差异大；且生产厚度规格局限为70mm钢板，交货状态为控轧控冷(TMCP)。
发明内容
本发明采用370mm特厚连铸坯生产80～100mm厚度、交货状态为WCR(控轧)的Q460GJC/D钢板，其综合性能完全能满足GB/T 19879-2015和高层建筑用钢板的客户要求；其产品的同板性能均匀、稳定；生产周期短、生产成本低。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种特厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板，钢板化学成分按质量百分比计为，C：0.15～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.40～1.70％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：0.10～0.30％，Mo：≤0.30％，Ni：0.15～0.30％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：0.10～0.14％，Nb：0.04～0.07％，Ti：0.01～0.02％，N：≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，碳当量C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.49～0.54％的Q460GJC/D牌号；交货状态为WCR控轧态；屈服强度为480～530MPa，抗拉强度为630～670MPa，伸长率≥20％；屈强比≤0.83，-20℃V型冲击功≥60J。钢板综合性能完全能满足GB/T 19879-2015。
钢板金相组织为铁素体(F)+25-32％珠光体(B)；晶粒度为8-8.5级。
本发明设计的冶炼成分各元素的主要作用:
C:C元素在Fe中形成间隙固溶体的溶质元素，其固溶强化效果大于其它元素在Fe中形成置换式固溶体的溶质元素。C在钢的组织中以渗碳体或珠光体形式存在时能产生很大的相变强化，提高了强度；但却大大降低了韧性。本发明为超厚规格，需要保证钢板强度的同时，又要具有一定的焊接性能和低温冲击韧性；故将钢中的C含量控制为0.15～0.18％。
Mn:Mn元素在Fe中形成置换式固溶体的溶质元素；Mn主要通过“固溶的Mn具有较强的固溶强化效果、扩大铁的奥氏体区域、Mn含量增加对钢的韧性有显著影响”等多种机制，有效地提高钢的强度。强度的提高意为着珠光体相对量增加，固溶强化及一定程度的细化晶粒所引起。因此，本发明的设计思路始终围绕在细化晶粒上，将Mn控制为1.40～1.70％。
S：在微低合金钢中，S的含量提高将使钢的塑性、韧性下降；因此，优选S含量尽可能低，过低导致生产成本高涨。为此，优选为S为0.002～0.005％。
Nb:Nb能在低合金钢加热时阻止晶粒长大；在轧制过程中通过应变诱导，析出的Nb的碳化物沉淀在晶界和位错上，阻止奥氏体形变再结晶，达到细化晶粒；有沉淀强化作用；能改善钢的显微组织，提高性能。
V：V除了具备Nb元素特性外，Nb-V复合加入时，其强度比单独加Nb的高。同时还可使奥氏体晶粒进一步细化，使冷却后的铁素体晶粒更细小，有利于韧性的改善。
Ti:它是强化固N元素。在复合低微合金钢中，N将优先与Ti形成TiN。TiN阻止加热时奥氏体晶粒粗化的作用比Nb(CN)大；利用高温析出的TiN和VN阻止奥氏体再结晶晶粒粗化。
Si:Si在钢中不形成碳化物。但它在铁中的固溶度较大，能显著强化铁素体，其固溶强化效果高于Mn。但Si≥0.70％时，则强度增加，韧性下降。故控制其适当含量范围内。
Ni:Ni是非碳化物形成元素。它降低共析点的含C量，增加珠光体的体积分数，有利于提高强度；降低Ar3转变，使铁素体晶粒变细，提高韧性。
Cr:是中等碳化物形成元素。溶入铁素体中的Cr，产生固溶强化，提高钢的强度。
本申请100mm厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板的制备方法，工艺流程为采用经过脱硫的铁水和优质废钢作为原料，转炉底、顶吹冶炼，全程吹氩，LF炉脱氧、脱硫、去除夹质、调整成分及温度的精炼和RH炉脱气工序；经宽厚板连铸机恒温、恒速及合理的二冷工艺、凝固末端采用动态轻压下、电磁搅拌生产出450mm坯料；按钢板尺寸的组坯规则，将坯料定尺；坯料下线堆缓冷48小时以上；将精整合格的坯料按生产计划发送轧钢生产；加热工艺：加热炉的预热段温度：600-900℃、加热一段温度：1000-1180℃、加热二段温度：1200-1250℃、均热段温度：1160-1230℃；加热总时间≥580分钟，为确保坯料的加热均匀，坯料在炉内各段应匀速步进，坯料出炉后和轧制过程中，经粗除鳞机和精除鳞机除去表面氧化铁皮；粗除鳞和精除鳞水压≥20MPa；轧制分二阶段：粗轧控制轧制和精轧控制轧制，粗轧的控制轧制：开轧温度980-1100℃，经7-11道次轧制，待温厚度180-200mm，粗轧前5道次中至少有2道次的压下量≥38mm或压下率10-18％；精轧的控制轧制：待温后开轧温度810±20℃，终轧温度为780-810℃，经5-7道次轧制，精轧后三道累计压下率≥35％；轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥550℃；之后送冷床自然冷却，冷却至300-400℃则转下线堆缓冷，堆缓冷≥300℃，其时间≥36小时；经探伤检验、表观质量检验、理化性能检验、剪切、入库。
当前生产厚度80、100mm特厚度Q460GJC/D建筑用钢板，不是采用“钢锭或连铸坯料+正火热处理”，就是“连铸坯料+正火热处理后用加速冷却”生产，生产周期长、生产成本高。本发明采用370mm厚连铸坯料，生产厚度80、100mm的交货状态为WCR(控轧)Q460GJC/D特厚钢板，产品的同板性能均匀，综合性能良好；生产周期短、生产成本低。
本申请完全能生产出厚度80-100mm交货状态为WCR(控轧)的Q460GJC/D钢板，其综合性能完全能满足GB/T 19879-2015和高层建筑用460钢板的客户要求。
针对该460GJC/D特钢的生产本发明采用连铸坯料+控制轧制，轧后不用浇水(ACC)快速冷却而采用冷床自然冷却至350℃左右的工艺技术，产品的同板性能均匀、稳定。
本发明能满足高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等大型建筑工程需求的建筑用钢板；且降低生产成本，缩短制造周期。
附图说明
图1为本发明实施例中100mm厚钢板横断面1/4处显微组织。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
采用经过脱硫的铁水和优质废钢作为原料，转炉底和炉顶吹冶炼，全程吹氩，LF炉脱氧、脱硫、去除夹质、调整成分及温度的精炼和RH炉脱气工序；最终得到钢水的重量百分比为以Fe为基础元素并包含如下元素成分：C：0.15～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.40～1.70％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：0.10～0.30％，Mo：≤0.30％，Ni：0.15～0.30％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：0.10～0.14％，Nb：0.04～0.07％，Ti：0.01～0.02％，N：≤0.006％，及不可避免的杂质元素，碳当量≤0.54％的Q460GJC/D。
钢水经宽厚板连铸机恒温、恒速及合理的二冷工艺、凝固末端动态轻压下、电磁搅拌生产出370mm连铸坯料。按合同订单钢板尺寸的组坯规则，将坯料定尺；坯料下线堆缓冷≥48小时。将精整合格的坯料按生产计划发送轧钢生产。加热工艺：加热炉的预热段温度：600-900℃、加热一段温度：1000-1180℃、加热二段温度：1200-1250℃、均热段温度：1160-1230℃；加热总时间≥440分钟。为确保坯料的加热均匀，坯料在炉内各段应匀速步进。坯料出炉后和轧制过程中，经粗除鳞机和精除鳞机除去氧化铁皮；粗除鳞水压≥20MPa(包括精除鳞)。轧制分二阶段：粗轧控制轧制和精轧控制轧制。粗轧的控制轧制：开轧温度980-1100℃，经7-9道次轧制，待温厚度140-180mm。粗轧前5道次中至少保证2道次在轧机能力允许下，压下量≥38mm或压下率在10-18％。精轧的控制轧制：待温后开轧温度810±20℃，终轧温度为780-820℃，开轧和终轧温度接近；经5-7道次轧制，精轧后三道累计压下率≥33％。轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥550℃；之后送冷床自然冷却；冷却至300-400℃左右则下线堆缓冷，堆缓冷温度≥300℃，堆缓冷时间≥36小时。再探伤检验、表观质量检验、理化性能检验、剪切(切割)、入库。
实施例1
本实施例设计的钢板化学成分为C：0.17％，Si：0.44％，Mn：1.63％，P：0.011％，S：0.002％，Cr：0.22％，Ni：0.21％，，Al：0.031％，V：0.135％，Nb：0.059％，Ti：0.016％及不可避免的杂质元素，Q460GJC/D厚370mm连铸坯料，生产轧制100mm厚度钢板实例。用连铸坯370×2300×3200mm，轧制成品板100×2500×L(长度)mm。坯料冷装入加热炉，加热炉的预热段温度：850-900℃、加热一段温度：1000-1100℃、加热二段温度：1210-1240℃、均热段温度：1200-1210℃；加热总时间450分钟。除鳞后进行轧制，粗轧轧制6道次，待温厚度165mm，轧前5道次中至少保证2道次在轧机能力允许下，压下量≥38mm，待温后精轧机开轧温度805℃，精轧经5道次轧制，终轧温度798℃，后三道累计压下率≥35％；轧制完成后轧件不用(浇水即Acc)加速冷却，而在冷床上自然冷却，冷却至350℃下线堆缓冷；经42小时后取样、理化检验及质量检验。理化性能检验结果见表1、金相组织(组织为：铁素体(F)+25-32％珠光体(B)；晶粒度为8.0-8.5级，如图1所示。
实施例2
本发明设计冶炼化学成分提供的Q460GJC/D厚370mm连铸坯料，生产轧制80mm厚度钢板实例。用连铸坯370×2500×3200mm，轧制成品板80×2800×L(长度)mm。坯料冷装入加热炉，加热工艺同实例1。粗轧轧制7道次，待温厚度144mm，待温后精轧机开轧温度815℃，精轧经6-7道次轧制，终轧温度796℃；轧制完成后轧件不用(浇水即Acc)加速冷却，在冷床自然冷却，冷却至370℃下线堆缓冷；缓冷41小时后取样、理化检验及质量检验。理化性能检验结果见表1。
钢板在1/4、1/2厚度处的性能检验结果见表1
表1
本发明的创造性是采用370mm厚度连铸坯生产厚度80-100mm、交货状态为WCR(控轧)的Q460GJC/D建筑用钢板，比采用“钢锭或连铸坯料+正火热处理”，或采用“连铸坯料+正火热处理后用加速冷却”、“连铸坯料+轧制后用浇水即Acc加速冷却即控轧控冷—TMCP交货状态”生产的Q460GJ或460MPa级别建筑用钢板，生产周期短、生产成本低；工序少，操作便利；本发明生产厚度80-100mmQ460GJC/D产品的同板性能均匀、稳定，综合性能良好。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种特厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板，其特征在于：该钢板的化学成分按质量百分比计为，C：0.15～0.18％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.40～1.70％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：0.10～0.30％，Mo：≤0.30％，Ni：0.15～0.30％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：0.10～0.14％，Nb：0.04～0.07％，Ti：0.01～0.02％，N：≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，碳当量C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.49～0.54％的Q460GJC/D牌号；交货状态为WCR控轧态；屈服强度为480～530MPa，抗拉强度为630～670MPa，伸长率≥20％；屈强比≤0.83，-20℃V型冲击功≥60J；
该钢板的制造工艺流程，采用经过脱硫的铁水和优质废钢作为原料，转炉底、顶吹冶炼，全程吹氩，LF炉脱氧、脱硫、去除夹质、调整成分及温度的精炼和RH炉脱气工序；经宽厚板连铸机恒温、恒速及合理的二冷工艺、凝固末端采用动态轻压下、电磁搅拌生产出370mm坯料；按钢板尺寸的组坯规则，将坯料定尺；坯料下线堆缓冷48小时以上；将精整合格的坯料按生产计划发送轧钢生产；加热工艺：加热炉的预热段温度：600-900℃、加热一段温度：1000-1180℃、加热二段温度：1200-1250℃、均热段温度：1160-1230℃；加热总时间≥440分钟，为确保坯料的加热均匀，坯料在炉内各段应匀速步进，坯料出炉后和轧制过程中，经粗除鳞机和精除鳞机除去表面氧化铁皮；粗除鳞和精除鳞水压≥20MPa；轧制分二阶段：粗轧控制轧制和精轧控制轧制，粗轧的控制轧制：开轧温度980-1100℃，经7-9道次轧制，待温厚度140-180mm，粗轧前5道次中至少有2道次的压下量≥38mm或压下率10-18％；精轧的控制轧制：待温后开轧温度810±20℃，经5-7道次轧制，终轧温度为780-820℃，精轧后三道累计压下率≥33％；轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥550℃；之后送冷床自然冷却，冷却至300-400℃则转下线堆缓冷，堆缓冷≥300℃，其时间≥36小时；经探伤检验、表观质量检验、理化性能检验、剪切、入库。
2.根据权利要求1所述的特厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板，其特征在于：钢板综合性能完全能满足GB/T 19879-2015。
3.根据权利要求1所述的特厚Q460GJC/D控轧态高强度结构用钢板，其特征在于：钢板金相组织为铁素体(F)+25-32％珠光体(B)；晶粒度为8-8.5级。
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