CN107815598A - 500MPa级抗震建筑结构用热连轧钢带及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属板带生产领域,具体涉及一种500MPa级抗震建筑结构用热连轧钢带及其生产方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种500MPa级抗震建筑结构用热连轧钢带,按重量百分比计,化学成分为C:0.12~0.20%,Si:0.15~0.30%,Mn:1.20~1.60%,V:0.05~0.10%,Ti:0.010~0.035%,P≤0.020%,S≤0.015%,Als:0.020~0.060%,其余为Fe和不可避免的杂质。本发明方法500MPa级抗震建筑结构用热轧钢带屈服强度500~630MPa,抗拉强度610~770MPa,屈强比≤0.81,延伸率≥24%,0℃冲击功≥54J,屈服平台长度≥2.2%,碳当量Ceq≤0.45%,焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.28%。

Description

500MPa级抗震建筑结构用热连轧钢带及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属板带生产领域,具体涉及一种500MPa级钒钛微合金化抗震建筑结 构用热连乳钢带及生产方法。
背景技术
[0002] 近年来,由于钢结构建筑具有显著的工业化、绿色化和信息化等特征,越来越受各 级政府重视,钢结构绿色建筑已上升到国家发展战略层面大力推广。在全国经济下行压力 不断加大的大环境和钢铁产能严重过剩、钢铁企业经营形势极为严峻的情况下,发展钢结 构绿色建筑无疑成为钢铁行业结构转型、产能升级的重要方向。其中,现代建筑结构用钢对 抗震防震要求越来越高。传统建筑结构用钢强调牢固性,主要采用高强度钢材;抗震结构用 钢不仅要求具有足够的抗拉强度和屈服强度,而且要求高延性、高韧性、低屈强比、良好的 焊接性能、良好的抗层状撕裂性能和较窄的强度波动范围等综合性能。
[0003] 国际标准ISO 24314-2006《提高建筑物抗震性结构钢交货技术条件》规定了6〜 125mm厚度规格的抗震结构用中厚板、型钢、热乳钢的成分和性能要求,包括:a)规定了强度 波动范围;b)规定了屈强比的上限要求;c) (TC低温冲击功彡27J。我国发布修订的GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》规定,抗震结构用钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测 值的比值不应大于0.85,应有明显的屈服平台,且伸长率不得小于20%,还必须良好的焊接 性能和冲击韧性;抗震结构体系要求“应具备必要的抗震承载能力,良好的变形能力和消耗 地震能量的能力”。
[0004] CN 104561778 A公开了一种Q345级抗震钢和用炉卷乳机生产Q345级抗震钢的方 法。添加Nb、V、Ti等微合金化元素,有效地提高抗震钢的强度和韧性,具体化学成分为: C0.08〜0.20%,Si0.35〜0.50%,Mnl.l0〜1.70%,P<0.035%,S<0.035%,Nb0.020〜 0.35%,VO.02〜0.05%,TiO.010〜0.050%,N彡0.012%,AlsO.015〜0.040%,其余为铁及 不可避免的杂质。连铸坯加热温度为1210〜1240 °C,保温120〜220min,板坯均热段的时间 控制在40〜60min;采用压力为15〜18MPa的高压水正、反面喷水除磷10〜16min;然后在双 机架紧凑式炉卷乳机进行乳制,并控制开乳温度1080〜1150°C,进行3〜6道次的连续粗乳, 同时开启道次间冷却水;延时20〜40s,然后使粗乳钢板温度为890〜930 °C,进行4道次连续 精乳,并开启道次间冷却水,控制终乳温度为800〜840°C;乳后以10〜16°C/s的冷却速度进 行层流冷却;控制终冷温度为560〜600°C,随即空冷至室温。该发明制备出了具有高强度、 高韧性、低屈强比、Z向性能优良的Q345级抗震钢板。但是由于该发明只适用于炉卷乳机,设 备和工艺适应性较差。
[0005] CN 103789681A和CN 103780679A公开了一种低屈强比抗震钢板及其制备方法。具 体化学成分为:C 0.12〜0.16%,Si 0.40〜0·60%,Μη 1.30〜1.50%,Nb 0.10〜0.20%, Ni 0.6〜0.8%,Cu 0.15〜0.25%,Cr 0.4〜0·6%,Β 0.003〜0.005%,Ti 0.03〜0.06%, Al 0.025〜0.045%,P彡0.010%,S彡0.015%,余量为Fe及不可避免的杂质。所述的制备方 法包括:熔炼铸造,两阶段热乳,道次间空冷,累积压下率大于70%;乳制完成后,以15〜25 °C/s的冷却速度将乳制形成的钢板迅速冷却至300°C之后空冷即可。该发明制备的抗震钢 添加了大量微合金元素,以增加钢板的耐候性、淬透性,合金成本高,同时,该发明未公开设 备条件,其设备和工艺适应性较差。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带。该 钢带按重量百分比计,化学成分为C: 0 · 12〜0 · 20%,Si : 0 · 15〜0 · 30%,Mn: 1 · 20〜1 · 60 %, ¥:0.05〜0.10%,1^:0.010〜0.035%,卩彡0.020%,5彡0.015%,八18:0.020〜0.060%,其 余为Fe和不可避免的杂质。
[0007] 优选的,上述500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带,按重量百分比计,化学成分为 C:0.13〜0· 18%,Si:0.18〜0.25%,Mn: 1.35〜1.50%,V:0.07〜0· 10%,Ti:0.020〜 0.030%,P彡0.015%,S彡0.012%,Als:0.030〜0.045%,其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008] 本发明500MPa级抗震建筑结构用连乳钢带的生产工艺流程为:铁水脱硫4转炉冶 炼复合吹炼—脱磷、脱氧、合金化—炉后小平台补喂Al线—LF精炼电加热、二次合金化—RH 真空处理—连铸—板还加热—尚压水除鱗—粗乳—热卷箱卷取—精乳—层流冷却—卷取 —保温室缓冷—包装入库。
[0009] 本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述500MPa级抗震建筑结构用热连乳 钢带的生产方法。该生产方法包括以下步骤:高炉铁水经转炉冶炼、LF精炼、电加热、连铸制 得钢坯,钢坯经加热、粗乳、过热卷箱、精乳、冷却、卷取即得钢带成品;其中钢坯化学成分为 C:0.13〜0· 18%,Si:0.18〜0.25%,Mn: 1.35〜1.50%,V:0.07〜0· 10%,Ti:0.020〜 0.030%,P彡0.015%,S彡0.012%,Als:0.030〜0.045%,其余为Fe和不可避免的杂质;钢 坯加热温度为1200〜1250 °C,加热时间为180〜300min;精乳入口温度为970〜1020 °C,精乳 终乳温度为830〜870°C;采用稀疏冷却或后段冷却方式;冷却以15〜30°C/s的冷却速度冷 却到580〜630°C进行卷取,然后该钢卷或钢板在580〜630°C保温0.5〜I. Oh后缓冷至室温。
[0010] 优选的,上述500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法中,所述粗乳采用5 〜7个道次,前两个道次每道次变形量多20 %,剩余道次每道次变形量多25 %。
[0011] 优选的,上述500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法中,所述粗乳所得 中间还厚度为38〜44mm。
[0012] 优选的,上述500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法中,所述钢板成品 为中间坯厚度的1/3〜1/8。
[0013] 本发明的有益效果是:
[0014] (1)本发明方法充分利用攀西地区特有的V、Ti等合金元素,设计相应的控乳控冷 工艺充分发挥热连乳设备的控乳控冷能力,降低针状化铁素体的比例,提高等轴状多边形 铁素体的比例,控制最终铁素体晶粒大小适当,保证500MPa级抗震建筑结构用钢具有良好 的抗震性能,具有合金成本低,工艺简单,一般热连乳均可生产的特点。在达到相同性能的 情况下,本发明方法具有成本更低的优点。
[0015] (2)本发明方法所得500MPa级抗震建筑结构用热乳钢带屈服强度500〜630MPa,抗 拉强度610〜770MPa,屈强比彡0.81,延伸率彡24%,(TC冲击功彡54J,屈服平台长度彡 2.2%,碳当量CeqSO. 45%,焊接裂纹敏感性指数PcmSO. 28%。相比于常规产品,具有低屈 强比、高延展性、高冲击韧性、窄强度波动范围,良好的焊接性能,明显的屈服平台等特点, 其金相组织为多边形铁素体+珠光体。
具体实施方式
[0016] 本发明的生产工艺流程为:铁水脱硫—转炉冶炼复合吹炼—脱磷、脱氧、合金化— 小平台吹氩补喂Al线—LF精炼(电加热、二次合金化)—RH真空处理—连铸—板坯加热—高 压水除鱗—粗乳—热卷箱卷取—精乳—层流冷却—卷取—保温室缓冷—包装入库。
[0017] 本发明500MPa级抗震建筑结构用热乳钢带,通过常规转炉冶炼、连铸后得钢坯,成 品钢带的化学成分为C:0.12〜0.20%,Si:0.15〜0·30%,Μη:1·20〜1·60%,ν:0·05〜 0.10%,1^:0.010〜0.035%,卩彡0.020%,5彡0.015%,八18:0.020〜0.060%,其余为卩6和 不可避免的杂质。优选钢坯化学成分为C :0.13〜0.18 %,Si :0.18〜0.25 %,Μη: 1.35〜 1.50%,V:0.07〜0.10%,Ti:0.020〜0.030%,P<0.015%,S<0.012%,Als:0.030〜 0.045%,其余为Fe和不可避免的杂质。
[0018] 本发明500MPa级抗震建筑结构用连乳钢带的生产方法,包括以下步骤:
[0019] a、通过常规转炉冶炼、连铸后得钢坯,成品钢带的化学成分为C: 0.12〜0.2 0 %, Si :0.15〜0.30%,Mn: 1.20〜1.60%,V:0.05〜0.10%,Ti :0.010〜0.035%,P彡0.020%,S 彡0.015%,Als:0.020〜0.060%,其余为Fe和不可避免的杂质;板坯在温度为1200〜1250 °C加热180〜300min,既保证板坯充分受热、化学元素充分固溶,又防止奥氏体晶粒的异常 长大;
[0020] b、粗乳:将a步骤加热后的板还采用5〜7个道次乳制,前两个道次每道次变形量多 20%,剩余道次每道次变形量多25%,乳制时乳线采用全长、全数除鳞;保证奥氏体再结晶, 细化奥氏体晶粒,防止出现混晶组织,影响成品钢板的延展性、冲击韧性;
[0021] C、精乳:将b步骤粗乳后的板坯进行精乳,精乳入口温度控制在970〜1020 °C,终乳 温度范围为830〜870°C;
[0022] d、层流冷却:将c步骤精乳后的板坯进行层流冷却;采用稀疏冷却或后段冷却方 式,以15〜30°C/s的冷却速度冷却到580〜630°C卷取,该钢卷或钢板再次放入保温室中保 温0.5〜I. Oh后缓慢冷却至室温;这是为了通过控制层流冷却路径,来达到控制铁素体转变 后的形貌、大小和分布状态,以保证产品的强韧性,以及具有明显的屈服平台。
[0023] 将连铸所得板坯加热到1200〜1250Γ保温粗乳,根据成品厚度的不同,200〜 250mm板坯经过5道次至7道次粗乳,乳制得中间坯厚度为38〜44mm,根据成品厚度不同,中 间坯厚度不同。
[0024] 经过粗乳后的钢坯随后进行热卷箱卷取,所述热卷箱例如可为无芯移送热卷箱。 在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换,以保证钢坯通长的温度均匀;同时去除二次氧化铁 皮以保证钢坯板面光洁。
[0025] 中间坯经热卷箱卷取之后即进行移位开卷,进入精乳区进行精乳,精乳入口温度 控制在970〜1020°C,精乳7机架连乳,终乳温度范围为830〜870°C。精乳后层流冷却,采用 稀疏冷却或后段冷却方式,以15〜30°C/s的冷却速度冷却到580〜630°C卷取,该钢卷或钢 板再次放入保温室中在580〜630°C保温0.5〜I. Oh后缓慢冷却至室温。
[0026] 采用稀疏冷却时,冷却强度较低,铁素体转变速率稳定,能够充分均匀形核长大, 形成多边形铁素体;采用后段冷却时,在层流冷却前段时相当于空冷,因此奥氏体充分形核 长大,进入层流冷却后段时过冷度低,相变后会形成多边形铁素体;相比之下,采用前段冷 却时冷却强度较高,奥氏体稳定性较差,先共析铁素体组织和珠光体组织的转变开始和结 束温度都降低,低温相变后易形成针状化铁素体。制备抗震建筑结构用钢时层流冷却速度 不能过高,比如采取超快冷的层流冷却工艺时,在钢板表面形成贝氏体组织,由于贝氏体组 织中原始可动位错密度较高,C、N元素在位错附近形成的柯氏气团对位错的钉扎作用较低, 导致钢板进行拉伸试验时屈服平台较短甚至不产生屈服平台,对于建筑结构钢抵抗地震、 吸收能量不利。
[0027] V的作用:通过在最终铁素体组织中析出,形成弥散细小分布的VN析出物,增加强 韧性和抗疲劳性能;
[0028] Ti的作用:加入的微量Ti形成Ti (CN)析出物,在板坯加热过程中起到细化晶粒的 作用,在最终铁素体组织中析出细小弥散分布的TiC析出物,起到析出强化作用,还能改善 成品的焊接性能。
[0029] 本发明所述的普通大型转炉彡220t拥有2台,大板坯连铸机拥有250*1950mm铸机2 条,普通宽带钢热连乳机组是指拥有1〜4座步进梁式加热炉、1架可逆式粗乳机、7架精连乳 机组、2〜3台卷取机的传统带钢2050热连乳生产线。
[0030] 实施例
[0031] 500MPa级抗震建筑结构用钢,采用钒钛微合金化成分路线,采用某钢铁厂2050热 连乳线生产;而其中对比例采用C-Mn钢成分路线,层冷采用前段冷却方式,且钢(板)带层冷 后直接空冷。表1是本发明实施例的化学成分,表2是热乳工艺控制值,表3是钢卷的力学性 能。采用GB/T 228-2010、GB/T 232-2010进行检测。
[0032] 表1实施例的化学成分
Figure CN107815598AD00061
[0034] 表2实施例的热乳工艺控制值
Figure CN107815598AD00071
[0036] 表3实施例的钢卷的力学性能
Figure CN107815598AD00072

Claims (6)

1.500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带,其特征在于:按重量百分比计,化学成分为C: 0· 12〜0.20%,Si :0.15〜0.30%,Mn: 1.20〜1.60%,V: O .05〜O · 10%,Ti :0.010〜
0.035%,P彡0.020%,S彡0.015%,Als:0.020〜0.060%,其余为Fe和不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述的500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带,其特征在于:按重量百 分比计,化学成分为C:0.13〜0· 18%,Si:0.18〜0.25%,Mn: 1.35〜1.50%,V:0.07〜 0.10%,1^:0.020〜0.030%,卩彡0.015%,5彡0.012%,八18:0.030〜0.045%,其余为卩6和 不可避免的杂质。
3. 权利要求1或2所述的500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法,其特征在 于:包括以下步骤:高炉铁水经转炉冶炼、LF精炼、电加热、连铸制得钢坯,钢坯经加热、粗 车L、过热卷箱、精乳、冷却、卷取即得钢带成品;其中钢坯化学成分为C:0.13〜0.18%,Si: 0.18〜0.25%,Mn:1.35〜1.50%,V:0.07〜0.10%,Ti:0.020〜0.030%,P<0.015%,S< 0.012%,Als:0.030〜0.045%,其余为Fe和不可避免的杂质;;钢坯加热温度为1200〜1250 °C,加热时间为180〜300min;精乳入口温度为970〜1020 °C,精乳终乳温度为830〜870 °C; 采用稀疏冷却或后段冷却方式;冷却以15〜30°C/s的冷却速度冷却到580〜630°C进行卷 取,然后该钢卷或钢板在580〜630 °C保温0.5〜I. Oh后缓冷至室温。
4. 权利要求3所述的500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法,其特征在于:所 述粗乳采用5〜7个道次,前两个道次每道次变形量多20%,剩余道次每道次变形量多25%。
5. 权利要求3所述的500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法,其特征在于:所 述粗乳所得中间还厚度为38〜44mm。
6. 权利要求3所述的500MPa级抗震建筑结构用热连乳钢带的生产方法,其特征在于:所 述钢板成品为中间坯厚度的1 /3〜1 /8。
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