CN110983189A - 一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢及制备方法 - Google Patents

一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢及制备方法，钢的化学成分的重量百分比为：C：0.15％～0.18％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.30％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.015％～0.045％，Nb：≤0.035％，Ti：0.010％～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。制备方法包括以下步骤：铁水预处理→BOF炼钢→LF精炼→RH真空处理→连铸→缓冷→加热→轧制→水冷→缓冷→探伤→入库。微量合金添加元素少，且添加含量小，生产成本低；不需要进行热处理，减化了生产工序；钢板焊接性能和抗层状撕裂性能优良。

Description

一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢及制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢及制备方法，主要应用于大跨度体育场馆、机场、会展中心以及超过60m的钢结构厂房等大型建筑工程，以及高层建筑、超高层建筑底座等钢结构制造领域。
背景技术
随国家工业化、城镇化发展，高层/超高层、大跨度建筑越来越多，特别是特厚钢板需求不断增加，因建筑结构和受力复杂性提高，要求钢板具有良好的塑性、韧性、焊接和抗层状撕裂能力，以及低屈强比、窄强度波动范围。
CN103695775A公开了一种345MPa高层建筑结构用钢板及其生产方法，其Nb：0.035％～0.060％，交货状态为正火，生产成本高。
CN101413087A公开了一种高层建筑用钢及其生产方法，其采用化学成分C、Si、Mn、P、S、Alt、V体系生产，成品厚度为10～60mm。
CN103014509A公开了一种新型低成本高层建筑用Q345GJC/D钢板及其生产方法，其采用化学成分C、Si、Mn、P、S、Alt、V、Cr体系生产，成品厚度为16～80mm。
CN107604251A公布一种低屈强比Q460GJCJD钢板及其生产方法，成品厚度为10～25mm。
CN109722601A公布一种低碳当量的特厚钢板Q420E的生产方法，其化学成分为Nb:0.020％～0.030％、Ti:0.008％～0.020％、Ni:0.15％～0.25％、Cu：0.10％～0.18％、Cr：0.10％～0.18％，贵重合金元素添加量大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢及制备方法，采用本发明方法生产的产品性能优异，抗层状撕裂和焊接性能优良，生产工艺简单、成本低廉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低成本屈服强度345MPa特厚高层建筑用钢，钢板厚度80～100mm，屈服强度：370～410MPa，抗拉强度：510～600MPa，断后伸长率≥26％，屈强比≤0.8，-40℃KV2：120～200J，断面收缩率：35～45％，探伤满足GB/T2970-2004标准中Ⅱ级要求；钢的化学成分的重量百分比为：C：0.15％～0.18％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.30％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.015％～0.045％，Nb：≤0.035％，Ti：0.010％～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
化学成分是影响产品综合性能的重要因素之一，对本发明的化学成分进行了限制，说明如下。
C：碳是影响钢材性能的主要因素之一，通过固溶强化提升强度；碳含量增加，能显著降低奥氏体临界冷却速度，增强钢的淬透性，但也显著降低钢的塑性、低温韧性和焊接性能；为保障钢板低温韧性，具有良好的焊接性能，同时防止综合性能变差，本发明碳含量控制在0.15～0.18％。
Si：硅是炼钢过程有效的脱氧和放热元素之一，有一定的固溶强化作用，但硅含量过高会降低钢的表面质量、焊接性能和低温韧性，本发明硅含量控制在0.10％～0.30％。
Mn：锰可以细化晶粒，有效提高钢材强度和低温韧性，过高容易造成铸坯偏析，形成轧后带状组织，降低抗层状撕裂性能，本发明锰含量控制在1.30％～1.60％。
P：磷是一种易偏析元素，增加钢的冷脆性，恶化焊接性能，应严格控制钢中的磷含量。
S：硫使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，应严格控制钢中的硫含量。
Al：铝是炼钢过程有效的脱氧元素之一，可有效减少钢中夹杂物含量，细化晶粒，但含量过高，容易使铸坯表面产生裂纹，本发明铝含量控制在0.015％～0.045％。
Nb：铌是细晶强化的重要元素之一。1.提高奥氏体再结晶温度，阻止奥氏体再结晶和抑制晶粒长大，细化奥氏体晶粒；2.铌的碳氮化物在位错上析出和奥氏体晶界偏聚，提高强度和韧性。但铌含量过高，铸坯容易产生表面裂纹，同时恶化焊接性能，本发明铌含量控制在≤0.035％。
Ti：产生强烈的沉淀强化及中等程度的晶粒细化作用，改善钢的冷成形性能和焊接性能，本发明钛含量控制在0.010％～0.025％。
上述低成本屈服强度345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，包括以下步骤：铁水预处理→BOF炼钢→LF精炼→RH真空处理→连铸→缓冷→加热→轧制→水冷→缓冷→探伤→入库。
具体的，冶炼工艺，生产300mm连铸坯，连铸工序要求全程保护浇铸，铸坯偏析优异C类0.5级，S≤0.002％，P≤0.010％，H≤1.5ppm，N≤40ppm，O≤20ppm，铸坯下线缓冷48h以上。采用转炉冶炼，顶底复吹，充分脱碳、脱磷；通过LF/RH精炼，降低有害元素/杂质含量，进行微合金化；全程保护浇铸，铸坯化学成分重量百分比符合：C：0.15％～0.18％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.30％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.015％～0.045％，Nb：≤0.035％，Ti：0.010％～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
具体的，连铸铸坯下线后快速堆垛缓冷，缓冷时间48h以上。
具体的，加热步骤中铸坯快速加热、炉温最高温度区域炉温≤1260℃，出钢温度1200～1220℃，总在炉时间应≤300min。
具体的，轧制采用两阶段，粗轧连续三个道次压下率≥15％，精轧终轧钢板表面温度790～800℃，终冷钢板表面温度560～600℃，冷却速度4～8℃/s。
具体的，水冷后钢板快速堆垛缓冷，堆垛钢板表面温度不能低于540℃，堆垛缓冷时间不能低于36h。
具体的，不需要进行热处理。
本发明具有以下有益效果：本发明的低成本屈服强度345MPa特厚高层建筑用钢微量合金添加元素少，且添加含量小，生产成本低；不需要进行热处理，减化了生产工序；钢板焊接性能和抗层状撕裂性能优良。强韧性、塑性和焊接性能匹配良好；屈服强度370～410MPa，抗拉强度540～600MPa，断后伸长率＞26％，-20℃KV2：150～250J，断面收缩率：40～55％，探伤满足GB/T2970-2004标准中Ⅱ级要求。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例生产工艺方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、缓冷、加热、粗轧、精轧、水冷、缓冷工序，关键工艺如下：
本实施例的80mm高层建筑用钢化学成分如下：C：0.15％，Si：0.12％，Mn：1.30％，P：0.013％，S：0.005％，Al：0.015％，Nb：0.030％，Ti：0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
铸坯缓冷至200℃以下，铸坯厚度300mm，经蓄热式加热炉至1200℃出钢。
轧制：粗轧连续三道次压下率大于16％，中间坯厚度145mm，精轧终轧钢板表面温度800℃。
冷却：钢板轧后水冷，冷却速率8℃/s，终冷温度595℃，钢板下线堆冷40h。
综合性能如表1～2所示。
实施例2
本实施例生产工艺方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、缓冷、加热、粗轧、精轧、水冷、缓冷工序，关键工艺如下：
本实施例的90mm高层建筑用钢化学成分如下：C：0.17％，Si：0.25％，Mn：1.50％，P：0.010％，S：0.002％，Al：0.030％，Nb：0.032％，Ti：0.018％，其余为Fe和不可避免的杂质。
铸坯缓冷至250℃以下，铸坯厚度300mm，经蓄热式加热炉至1210℃出钢。
轧制：粗轧连续三道次压下率大于16％，中间坯厚度145mm，精轧终轧钢板表面温度795℃。
冷却：钢板轧后水冷，冷却速率7℃/s，终冷温度580℃，钢板下线堆冷40h。
综合性能如表1～2所示。
实施例3
本实施例生产工艺方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、连铸、缓冷、加热、粗轧、精轧、水冷、缓冷工序，关键工艺如下：
本实施例的100mm高层建筑用钢化学成分如下：C：0.18％，Si：0.30％，Mn：1.58％，P：0.011％，S：0.002％，Al：0.045％，Nb：0.034％，Ti：0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
铸坯缓冷至300℃以下，铸坯厚度300mm，经蓄热式加热炉至1220℃出钢。
轧制：粗轧连续三道次压下率大于16％，中间坯厚度140mm，精轧终轧温度790℃。
冷却：钢板轧后水冷，冷却速率6℃/s，终冷温度570℃，钢板下线堆冷40h。
综合性能如表1～2所示。
表1本发明实施例钢板的拉伸性能
Figure BDA0002340825090000061
表2本发明实施例钢板的低温韧性
Figure BDA0002340825090000062
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种低成本345MPa特厚高层建筑用钢，其特征在于，钢板厚度80～100mm，屈服强度：370～410MPa，抗拉强度：510～600MPa，断后伸长率≥26％，屈强比≤0.8，-40℃KV2：120～220J，断面收缩率：35～45％，探伤满足GB/T2970-2004标准中Ⅱ级要求；钢的化学成分的重量百分比为：C：0.15％～0.18％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.30％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al：0.015％～0.045％，Nb：≤0.035％，Ti：0.010％～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的低成本345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：铁水预处理→BOF炼钢→LF精炼→RH真空处理→连铸→缓冷→加热→轧制→水冷→缓冷→探伤→入库。
3.如权利要求2所述的低成本345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，其特征在于，采用转炉冶炼，顶底复吹，充分脱碳、脱磷；全程保护浇铸。
4.如权利要求2所述的低成本345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，其特征在于，所述连铸铸坯下线后快速堆垛缓冷，缓冷时间48h以上。
5.如权利要求2所述的低成本345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，其特征在于，所述加热步骤中铸坯快速加热、炉温最高温度区域炉温≤1260℃，出钢温度1200～1220℃，总在炉时间应≤300min。
6.如权利要求2所述的低成本345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，其特征在于，所述轧制采用两阶段，粗轧连续三个道次压下率≥15％，精轧终轧钢板表面温度790～800℃，终冷钢板表面温度560～600℃，冷却速度4～8℃/s。
7.如权利要求2所述的低成本345MPa特厚高层建筑用钢的制备方法，其特征在于，所述水冷后钢板快速堆垛缓冷，堆垛钢板表面温度不能低于540℃，堆垛缓冷时间不能低于36h。
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