CN109898024A - 低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.35%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb：0.025%～0.035%，Al：0.020%～0.050%，Ti：0.01%～0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过化学成分和TMCP工艺设计，得到屈强比低、塑韧性良好的345MPa级低屈强比建筑用结构钢。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢及生产方法。
背景技术
屈强比，是指屈服强度与抗拉强度的比值。近年来，随着高层建筑的发展，建筑构件受力情况也变得比较复杂。首先要求高层建筑具备良好的抗震能力，而高层建筑用钢板抗震能力与钢的屈强比存在着密切相关的联系，屈强比越低，则屈服后有较长的均匀变形阶段，可吸收更多的地震能；反之，若屈强比较高,就会产生局部应力集中和局部大变形，结构只能吸收较少能量。因此，屈强比是衡量高层建筑用钢抗震性能好坏的一个重要参数。
建筑用结构钢主要应用于高层建筑、大跨度体育场馆、机场、火车站、以及会展中心等受力复杂、可靠性要求较高的大型建筑工程，这些建筑工程都要求具有良好的抗震性能，抗震最重要的指标就是要求钢的屈强比低。目前国内建筑用结构钢仍以Q345GJ钢为主，在最新版 GB/T 19879-2015《建筑结构用钢板》标准中，要求TMCP交货状态下的Q345GJ钢的屈强比≤0.8。
中国专利CN 201210558637公开了一种低屈强比高层建筑钢板的生产方法，采用再结晶+非再结晶区两阶段控制轧制后，轧后进行待温弛豫。此专利未明确可生产的最大厚度，且根据专利中实施例的化学成分计算得出的碳当量值已不满足TMCP交货钢板的要求。碳当量要求限制了碳含量，而碳含量对钢板屈强比起着决定性的作用。本发明的目的是针对GB/T 19879-2015《建筑结构用钢板》标准中345MPa级建筑用钢屈强比低要求，TMCP交货状态钢板生产困难的问题，提出一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑用钢及生产方法。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.35%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb：0.025%～0.035%，Al：0.020%～0.050%，Ti：0.01%～0.02%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明通过合理的成分设计、TMCP工艺，获得屈强比低、各项性能指标优良的345MPa级建筑结构用钢板，生产厚度为10～60mm的Q345GJ，碳当量≤0.38%，屈服强度不小于345MPa，屈强比≤0.8，钢板产品性能满足GB/T 19879-2015《建筑结构用钢板》标准。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Si：0.26 %，Mn：1.48%，P：0.012 %，S：0 .002%，Ti：0.012%，Nb：0.030%，Al：0.032%，Ceq：0.376%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Si：0.25 %，Mn：1.39%，P：0.01 %，S：0 .001%，Ti：0.015%，Nb：0.032%，Al：0.033%，Ceq：0.356%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%，Si：0.24 %，Mn：1.41%，P：0.012 %，S：0 .001%，Ti：0.017%，Nb：0.031%，Al：0.037%，Ceq：0.365%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，厚度为10～60mm。
本发明的另一目的在于提供一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为8～16min/cm，均热时间≥1.4min/cm，出钢温度1160～1230℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1040～1100℃，第二阶段开轧温度控制为850～930℃，终轧温度控制为790～840℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为600～680℃。
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，10mm的Q345GJ钢板的生产过程包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成220mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为239min，均热时间为45min，出钢温度1220℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1080℃，第二阶段开轧温度控制为925℃，终轧温度控制为823℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为675℃。
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，25mm的Q345GJ钢板的生产过程包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为221min，均热时间为38min，出钢温度1172℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1060℃，第二阶段开轧温度控制为865℃，终轧温度控制为810℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为638℃。
前所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，60mm的Q345GJ钢板的生产过程包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为268min，均热时间42min，出钢温度1196℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1050℃，第二阶段开轧温度控制为834℃，终轧温度控制为820℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为626℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过优化成分设计，碳当量Ceq为0.35%～0.38%，控制冶炼工序，并通过合理的TMCP工艺，钢板TMCP态组织主要为铁素体和少量珠光体，最终轧制的钢板具有低的屈强比，其它各项性能指标良好，屈服强度ReL375～425MPa、抗拉强度Rm≥510MPa、延伸率A%≥22%、屈强比≤0.8、-20℃纵向冲击功单值≥100J、横向弯曲无裂纹；
（2）本发明中Nb在钢中形成细小的碳化铌和氮化铌或碳氮化铌，其质点钉扎在晶界处，在再加热过程中阻止奥氏体晶粒的长大，在再结晶控轧过程中阻止形变奥氏体的再结晶，延缓再结晶奥氏体晶粒的长大，可提高钢的综合力学性能；
（3）本发明中Ti和氮、氧、碳都有极强的亲和力，是一种良好的脱氧去气剂和固定氮、碳的有效元素，在低合金钢中，Ti可固定氮和硫并形成碳化钛，提高钢的强度，析出的形成碳化物可使钢的塑性和冲击韧性得到显著改善。
附图说明
图1为实施例1中10mm厚钢板厚度1/4 处组织形貌；
图2为实施例2中25mm厚钢板厚度1/4 处组织形貌；
图3为实施例3中60mm厚钢板厚度1/4 处组织形貌。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，具体为10mm的Q345GJ钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Si：0.26 %，Mn：1.48%，P：0.012 %，S：0 .002%，Ti：0.012%，Nb：0.030%，Al：0.032%，Ceq：0.376%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
上述钢板生产方法包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成220mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为239min，均热时间为45min，出钢温度1220℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1080℃，第二阶段开轧温度控制为925℃，终轧温度控制为823℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为675℃。
此工艺下所得钢板的力学性能为：屈强比0.79，屈服强度415MPa，抗拉强度525MPa，延伸率27%，1/4板厚-20℃纵向冲击均值为134J。
实施例2
本实施例提供的一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，具体为25mm的Q345GJ钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Si：0.25 %，Mn：1.39%，P：0.01 %，S：0 .001%，Ti：0.015%，Nb：0.032%，Al：0.033%，Ceq：0.356%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
上述钢板的生产方法包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为221min，均热时间为38min，出钢温度1172℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1060℃，第二阶段开轧温度控制为865℃，终轧温度控制为810℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为638℃。
此工艺下所得钢板的力学性能为：屈强比0.74，屈服强度397MPa，抗拉强度537MPa，延伸率26%，1/4板厚-20℃纵向冲击均值为244J。
实施例3
本实施例提供的一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，具体为60mm的Q345GJ钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%，Si：0.24 %，Mn：1.41%，P：0.012 %，S：0 .001%，Ti：0.017%，Nb：0.031%，Al：0.037%，Ceq：0.365%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
上述钢板的生产方法包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为268min，均热时间42min，出钢温度1196℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1050℃，第二阶段开轧温度控制为834℃，终轧温度控制为820℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为626℃。
此工艺下所得钢板的力学性能为：屈强比0.73，屈服强度395MPa，抗拉强度541MPa，延伸率24%，1/4板厚-20℃纵向冲击均值为187J。
如图1-2所示，本发明所得钢板TMCP态组织主要为铁素体和少量珠光体，钢板组织均匀、屈强比低、各项性能指标良好，所得钢板的力学性能均满足GB/T 19879-2015《建筑结构用钢板》标准中Q345GJ的性能要求，力学性能结果优异且具有较强的可操作性，吨钢效益约300元/吨。生产的钢板厚度为10～60mm，钢板TMCP交货状态的力学性能：屈服强度ReL375～425MPa、抗拉强度Rm≥510MPa、延伸率A%≥22%、屈强比≤0.8、-20℃纵向冲击功单值≥100J、横向弯曲无裂纹。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%～0.14%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.35%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb：0.025%～0.035%，Al：0.020%～0.050%，Ti：0.01%～0.02%，Ceq：0.35%～0.38%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Si：0.26 %，Mn：1.48%，P：0.012 %，S：0 .002%，Ti：0.012%，Nb：0.030%，Al：0.032%，Ceq：0.376%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12%，Si：0.25 %，Mn：1.39%，P：0.01 %，S：0 .001%，Ti：0.015%，Nb：0.032%，Al：0.033%，Ceq：0.356%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
4.根据权利要求1所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%，Si：0.24 %，Mn：1.41%，P：0.012 %，S：0 .001%，Ti：0.017%，Nb：0.031%，Al：0.037%，Ceq：0.365%，其余为Fe和其它不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢，其特征在于：厚度为10～60mm。
6.一种低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，其特征在于：包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为8～16min/cm，均热时间≥1.4min/cm，出钢温度1160～1230℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1040～1100℃，第二阶段开轧温度控制为850～930℃，终轧温度控制为790～840℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为600～680℃。
7.根据权利要求6所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，其特征在于：10mm的Q345GJ钢板的生产过程包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成220mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为239min，均热时间为45min，出钢温度1220℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1080℃，第二阶段开轧温度控制为925℃，终轧温度控制为823℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为675℃。
8.根据权利要求6所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，其特征在于：25mm的Q345GJ钢板的生产过程包括冶炼工序和轧制工序，
冶炼工序：钢水经脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理，然后通过连铸浇铸成260mm厚的连铸坯；
轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为221min，均热时间为38min，出钢温度1172℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1060℃，第二阶段开轧温度控制为865℃，终轧温度控制为810℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为638℃。
9.根据权利要求6所述的低屈强比TMCP型屈服345MPa建筑钢生产方法，其特征在于：60mm的Q345GJ钢板的生产过程包括冶炼工序和轧制工序，
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轧制工序：连铸坯加热的总在炉时间为268min，均热时间42min，出钢温度1196℃；连铸坯出炉后，采用奥氏体再结晶区+未再结晶区两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度控制为1050℃，第二阶段开轧温度控制为834℃，终轧温度控制为820℃，轧后采用DQ超快冷进行快速冷却，返红温度控制为626℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190618 |
|
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