CN106756514A - 一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板及其生产方法所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质，所述生产方法包括炼钢工序、轧制工序、热处理工序。所生产的高强度正火型特厚建筑结构用钢板强韧性匹配良好，屈强比≤0.82，碳当量≤0.50%，屈服强度完全满足Q420GJ标准要求，钢板厚度为80～150mm。

Description

一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板及其生产方法。
背景技术
建筑用钢以其可靠性好、质量轻、施工简便快捷等优点被广泛应用在建筑领域。随着国民经济的迅猛发展，对建筑用钢的要求主要倾向于高强度、大厚度。建筑结构用钢板正在成为高层、超高层建筑的首选材料。正火型钢板以其良好的强韧性、组织及力学性能的稳定性，广泛使用在关键部位。随着行业对建筑结构用钢板综合要求的不断提高，亟需设计一种低碳当量，组织均匀，性能稳定的高强度正火型特厚建筑结构用钢板。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板；本发明还提供了一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板，所述钢板的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度80-150mm。
本发明钢板屈强比≤0.82，碳当量≤0.50%，屈服强度≥420MPa。
本发明还提供一种上述高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，所述生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，所述炼钢工序熔炼成分的重量百分含量为：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本发明所述炼钢工序将复吹转炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧，然后将钢水送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，将钢水再次送入VD炉真空处理，真空处理后加入VN16合金，然后通过连铸或模铸浇注成坯或锭。
本发明所述轧制工序锭、坯在加热炉加热，最高加热温度1280±10℃，均热温度1260±10℃，总在炉加热时间1～1.4min/mm。
本发明所述热处理工序将钢板在常化炉中正火，正火后控制冷却，再空冷，得到所述要求的钢板。
本发明所述轧制工序中，采用二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1050～1100℃，晾钢厚度为钢板厚度+（20～50）mm。
本发明所述轧制工序中，采用二阶段控轧工艺，第二阶段开轧温度850～900℃，为奥氏体非再结晶阶段，终轧温度820-870℃，轧后水冷到750～780℃。
本发明：所述热处理工序中，正火温度为910±10℃，正火加热总在炉时间2.1～2.4min/mm，出炉控制冷却弱水冷到650～700℃，获得晶粒度8.5级及以上的铁素体＋珠光体组织。
微量强化元素为Nb、V、N在本发明中的作用是：
Nb：0.025～0.035%：铌能促进钢显微组织的晶粒细化，同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织，改善力学性能。
V、N：（1）沉淀强化：低氮的情况下，析出相以碳化钒为主，随氮含量增加，逐渐转变成以氮化钒为主的析出相。由于氮与钒更强的亲和力，氮的加入增加了V(C,N)析出的驱动力，促进了V(C,N)的析出。钢中缺氮的情况下，大部分钒没有充分发挥其析出强化作用，可以说是浪费了；增氮后，使钢中原来处于固溶状态的钒转变成析出状态的钒，充分发挥了钒的沉淀强化作用。（2）晶粒细化：在奥氏体中析出的V(C,N)质点将成为晶内铁素体形核的核心。在高N的V钢相变过程中，奥氏体晶内形核的铁素体以MnS夹杂上析出的VN质点为核心。通过利用在VN颗粒上形成晶内铁素体的技术，V-N微合金化钢中获得了明显的晶粒细化效果。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所生产的高强度正火型特厚建筑结构用钢板，屈强比≤0.82，碳当量≤0.50%，屈服强度≥420MPa。本发明钢板合金含量低，成本低，市场竞争力强，钢板可生产的最大厚度150mm组织均匀，性能稳定。
本发明的高强度正火型特厚建筑结构用钢板化学成分设计合理，得到的钢板力学性能优良，加入的贵金属少，成本低，市场竞争力强。采用II型控轧轧制，解决了普通轧制容易产生的晶粒粗大不均匀、冲击韧性低等问题；通过合理的热处理工艺，使钢板具体良好的综合性能，屈服强度完全满足Q420GJ标准要求，满足用户对建筑用钢屈强比低、屈服要求高的要求。
本发明通过合适的成分设计，在炼钢过程中真空后加入VN16合金，轧制过程中合理控轧，加上合适的热处理工艺，生产得到的钢板厚度规格为80-150mm。本发明的交货状态为正火，采用本发明的成分设计和炼钢、轧制、热处理工艺生产得到的高强度正火型特厚建筑结构用钢板，碳当量低，组织均匀，性能稳定，可以满足高层建筑关键部件的苛刻要求，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例所得Q420GJD钢板厚度120mm，钢板的化学成分组成质量百分含量如下：C：0.18%，Si：0.20%，Mn：1.56%，P：0.020%，S：0.001%，V：0.12%，Nb：0.033%，N：0.012%，Al：0.031%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
上述钢板生产工艺如下：
1）炼钢工艺：真空后一炉加入108kg VN16合金。
2）轧制工艺：均热炉加热22小时，最高加热温度1278℃，均热温度1260℃；二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1080℃，晾钢厚度170mm；第二阶段，开轧温度890℃，终轧温度830℃；轧后水冷到765℃。
3）热处理工艺：正火温度908℃，正火加热总在炉时间270min，出炉控制冷却弱水冷到680℃之后空冷，得到所述要求的钢板。
钢板屈强比0.76，碳当量0.464%，屈服强度465MPa，晶粒度9.5级。
实施例2
本实施例所得Q420GJC钢板厚度150mm，钢板的化学成分组成质量百分含量如下：C：0.18%，Si：0.22%，Mn：1.56%，P：0.013%，S：0.001%，V：0.085%，Nb：0.033%，N：0.0075%，Al：0.034%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
上述钢板生产工艺如下：
1）炼钢工艺：真空后一炉加入97kg VN16合金。
2）轧制工艺：均热炉加热22小时，最高加热温度1283℃，均热温度1265℃；二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1075℃，晾钢厚度200mm；第二阶段，开轧温度895℃，终轧温度840℃；轧后水冷到770℃。
3）热处理工艺：正火温度910℃，正火加热总在炉时间330min，出炉控制冷却弱水冷到675℃之后空冷，得到所述要求的钢板。
钢板屈强比0.77，碳当量0.457%，屈服强度478MPa，晶粒度9.0级。
实施例3
本实施例所得Q420GJC钢板厚度80mm，钢板的化学成分组成质量百分含量如下：C：0.19%，Si：0.31%，Mn：1.50%，P：0.014%，S：0.001%，V：0.11%，Nb：0.035%，N：0.0090%，Al：0.036%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
上述钢板生产工艺如下：
1）炼钢工艺：真空后一炉加入120kg VN16合金。
2）轧制工艺：连续炉加热350min，最高加热温度1275℃，均热温度1258℃；二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1055℃，晾钢厚度130mm；第二阶段，开轧温度880℃，终轧温度825℃；轧后水冷到750℃。
3）热处理工艺：正火温度905℃，正火加热总在炉时间180min，出炉控制冷却弱水冷到685℃之后空冷，得到所述要求的钢板。
钢板屈强比0.77，碳当量0.462%，屈服强度490MPa，晶粒度9.5级。
实施例4
本实施例所得Q420GJC钢板厚度100mm，钢板的化学成分组成质量百分含量如下：C：0.17%，Si：0.31%，Mn：1.58%，P：0.013%，S：0.010%，V：0.08%，Nb：0.03%，N：0.010%，Al：0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
上述钢板生产工艺如下：
1）炼钢工艺：真空后一炉加入101kg VN16合金。
2）轧制工艺：连续炉加热350min，最高加热温度1270℃，均热温度1250℃；二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1050℃，晾钢厚度130mm；第二阶段，开轧温度900℃，终轧温度870℃；轧后水冷到780℃。
3）热处理工艺：正火温度910℃，正火加热总在炉时间240min，出炉控制冷却弱水冷到700℃之后空冷，得到所述要求的钢板。
钢板屈强比0.75，碳当量0.449%，屈服强度473MPa，晶粒度8.5级。
实施例5
本实施例所得Q420GJC钢板厚度90mm，钢板的化学成分组成质量百分含量如下：C：0.20%，Si：0.50%，Mn：1.60%，P：0.014%，S：0.001%，V：0.11%，Nb：0.040%，N：0.006%，Al：0.020%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
上述钢板生产工艺如下：
1）炼钢工艺：真空后一炉加入120kg VN16合金。
2）轧制工艺：连续炉加热320min，最高加热温度1290℃，均热温度1270℃；二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1100℃，晾钢厚度110mm；第二阶段，开轧温度850℃，终轧温度820℃；轧后水冷到755℃。
3）热处理工艺：正火温度900℃，正火加热总在炉时间189min，出炉控制冷却弱水冷到650℃之后空冷，得到所述要求的钢板。
钢板屈强比0.81，碳当量0.489%，屈服强度501MPa，晶粒度10.0级。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度正火型特厚建筑结构用钢板，其特征在于：所述钢板厚度80-150mm。
3.根据权利要求1所述的高强度正火型特厚建筑结构用钢板，其特征在于，钢板屈强比≤0.82，碳当量≤0.50%，屈服强度≥420MPa。
4.一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，所述生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序，其特征在于：所述炼钢工序熔炼成分的重量百分含量为：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：所述炼钢工序，将复吹转炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧，然后将钢水送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，将钢水再次送入VD炉真空处理，真空处理后加入VN16合金，然后通过连铸或模铸浇注成坯或锭。
6.根据权利要求4所述的一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：所述轧制工序锭、坯在加热炉加热，最高加热温度1280±10℃，均热温度1260±10℃，总在炉加热时间1～1.4min/mm。
7.根据权利要求4所述的一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：所述热处理工序将钢板在常化炉中正火，正火后控制冷却，再空冷，得到所述要求的钢板。
8.根据权利要求4-7所述的一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：所述轧制工序中，采用二阶段控轧工艺，第一阶段开轧温度1050～1100℃，晾钢厚度为钢板厚度+20～50mm。
9.根据权利要求4-7所述的一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：所述轧制工序中，采用二阶段控轧工艺，第二阶段开轧温度850～900℃，为奥氏体非再结晶阶段，终轧温度820-870℃，轧后水冷到750～780℃。
10.根据权利要求4-7所述的一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：所述热处理工序中，正火温度为910±10℃，正火加热总在炉时间2.1～2.4min/mm，出炉控制冷却弱水冷到650～700℃，获得晶粒度8.5级及以上的铁素体＋珠光体组织。
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