CN111876675A - 一种低成本高层建筑结构用钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本高层建筑结构用钢板及其生产方法，钢板牌号为Q390GJCZ35，钢板厚度范围为8～60mm，其化学成分按重量百分比计，包括C：0.12～0.17%、Si：0.25～0.45%、Mn：1.00～1.45%、P：≤0.020%、S：≤0.005%、V：0.028～0.045%、Als：0.015～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质，钢液通过转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷等工艺，获得保性能、保超声波探伤、抗撕裂能力强、韧性和焊接性能好的高层建筑用钢板。

Description

一种低成本高层建筑结构用钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种低成本高层建筑结构用钢板及其生产方法。

背景技术

随着节能环保理念的推广，建筑行业不断转向绿色环保，建筑结构用钢得到了较好的发展，然而近几年钢铁行业不景气，各大钢厂都在降本增效，因此，本发明人通过降低合金、调整生产工艺等措施，发明了一种低成本生产高层建筑结构用钢板及其生产方法。

在本发明申请之前，专利申请号为200710054569.6的中国发明专利公开说明了一种大厚度高层建筑结构用钢及生产工艺，该钢添加了Nb、V、Ti、Ni、Cr、合金元素，采用电炉冶炼—模铸扁钢锭工艺，钢板轧后采用正火工艺，工艺较为复杂，成本较高；

专利申请号为200810104298.5的中国发明专利公开说明了一种高层建筑用钢板及其生产方法，该方法提出仅需在C-Mn钢基础上添加V微合金元素，采用适度的控制轧制和控制冷却，可生产出具有良好强韧性、低屈强比、窄屈服点、抗层状撕裂性能等的热轧态高层建筑用钢板，该方法提供的钢中钒含量为0.03～0.10%，添加的钒含量较高，造成生产成本较高；

专利申请号为201210558637.3的中国发明专利公开说明了一种新型低成本高层建筑用Q345GJC/D钢板及其生产方法，该钢采用V-Cr强化，其化学成分按重量百分比计，包括：C0.13～0.16%、Si 0.20～0.40%、Mn 0.90～1.10%、P ≤0.020%、S ≤0.015%、Als 0.015～0.030%，V 0.020～0.030%、Cr 0.10～0.20%，其采用V、Cr复合添加的方式，生产成本高于本发明，本发明只单独添加V微合金元素来提高钢板强度；

专利申请号为201210584936.4的中国发明专利公开说明了一种低屈强比高层建筑钢板生产方法，该钢板的化学成分按重量百分比计，包括：C 0.15～0.18%、Si 0.25～0.45%、Mn 1.4～1.8%、P ≤0.02%、S ≤0.004%、Nb 0.02～0.04%，此方法采用添加微合金元素Nb的方式，且该专利中未提到具体牌号，但根据专利中所述强度可判断其为Q345GJ钢，在Q345GJ钢中添加Nb元素容易造成成本提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本高层建筑结构用钢板。

本发明的另一目的在于提供一种上述低成本高层建筑结构用钢板的生产方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种低成本高层建筑结构用钢板，其钢板牌号为Q390GJCZ35，钢板厚度范围为8～60mm，钢板的化学成分按重量百分比计，包括：

C：0.12～0.17%、Si：0.25～0.45%、Mn：1.00～1.45%、P：≤0.020%、S：≤0.005%、V：0.028～0.045%、Als：0.015～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

a.转炉冶炼：将铁水冶炼成为目标成分钢液，点吹次数不大于2次，避免出钢过程中下渣，钢液目标成分控制范围为：

C：≤0.12%、P：≤0.015%、Si：0.25～0.45%、Mn：1.00～1.45%；

b.LF炉精炼：钢液在LF炉进站后采用白渣冶炼，确保白渣保持时间≥15min，确保钢液目标成分控制范围为：

S：≤0.005%、V：0.028～0.045%、Als：0.015～0.045%；

c.连铸：采用全程无氧化保护浇注，恒拉速浇注，拉速为1.5-2.0m/min，铸坯入缓冷坑保温45-55h，减弱偏析，提高钢板的探伤合格率；

d.加热：加热速率为10～12min/cm，一加段温度800-900℃，二加段温度1000-1100℃，三加段温度1180-1220℃，均热段加热温度为1170-1200℃；

e.轧制：采用两阶段轧制，第一阶段开轧温度为1100～1150℃，待温厚度为成品厚度的1.5～3倍，第二阶段开轧温度为850～900℃，第二阶段终轧温度750～800℃；

f.控冷：采用气雾冷却，冷却速度为5～12℃/s，终冷温度为620～660℃；

g.钢板缓冷：钢板采用堆垛方式降低冷却速率，堆垛温度≥350℃，堆冷时间≥24h。

本发明采用低成本成分设计，在原有钢液成分的基础上添加微量V元素，充分利用微合金V元素的固溶和析出强化，同时调整产品在轧制过程中的再开轧温度、终轧温度、待温厚度、终冷温度参数，来实现产品强度的提升，减少了Mn元素的加入量，不需要添加Nb元素，降低了钢板的生产成本，最终生产钢板的各项性能指标为：屈服强度为430MPa～450MPa，抗拉强度为500～560MPa，延伸率为25％～32％，0℃冲击功为160J～240J，各项力学性能、超声波探伤等指标均符合国家标准《GB/T 19879-2005建筑结构用钢板》的规定。

附图说明

图1为本发明钢板板坯轧制前近表面金相组织；

图2为本发明钢板板坯轧制后近表面金相组织。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

发明采取的生产方法，包括以下步骤：

a.转炉冶炼：将铁水冶炼成为目标成分钢液，点吹次数2次，避免出钢过程中下渣，钢液成分控制目标为（%）：

C：0.08、P：0.012、Si：0.32、Mn：1.35；

b.LF炉精炼：钢液在LF炉进站后采用白渣冶炼，白渣保持时间18min，确保钢液目标成分控制范围为（%）：

S：0.005、V：0.035、Als：0.025；

c.连铸：采用全程无氧化保护浇注，恒拉速浇注，拉速为1.8m/min，铸坯入缓冷坑保温48h，减弱偏析，提高钢板的探伤合格率；

d.加热：加热速率为10.5min/cm，一加段温度850℃，二加段温度1050℃，三加段温度1200℃，均热段加热温度为1180℃；

e.轧制：采用两阶段轧制，其中，厚度为16mm和36mm的Q390GJCZ35钢板的第一阶段开轧温度分别为1140℃、1120℃，待温厚度分别为40 mm、90mm，第二阶段开轧温度分别为890℃、860℃，第二阶段终轧温度分别为750℃、780℃；

f.控冷：采用气雾冷却，厚度为16mm和36mm的Q390GJCZ35钢板的冷却速度分别为8℃/s、6℃/s，终冷温度分别为630℃、650℃；

g.钢板缓冷：钢板采用堆垛方式降低冷却速率，厚度为16mm和36mm的Q390GJCZ35钢板的堆垛温度分别是360℃、400℃，堆冷时间均为24h。

实例：

通过上述转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷等工艺，获得如表1所示化学成分的Q390GJCZ35高层建筑用钢，其力学性能指标如表2所示。

表1 实例钢的化学成分(%)

钢种	炉批号	C	Si	Mn	P	S	V	Als	CEV
										Q390GJCZ35	5404379	0.14	0.426	1.349	0.013	0.004	0.034	0.028	0.383
Q390GJCZ35	5404378	0.149	0.41	1.319	0.014	0.003	0.034	0.032	0.388

表2 实例钢的力学性能

综上，本发明能够在现有技术上继续降低生产成本，通过仅添加微合金元素V，同时配合调整轧制过程中的二阶段再开轧温度、终轧温度、待温厚度、终冷温度、钢板堆垛参数，保证了钢板综合性能指标满足要求。

以36mm厚度的Q390GJCZ35钢板为例，其中第二阶段开轧温度为860℃，较常规工艺低30℃，降低第二阶段开轧温度，有利于进一步细化铁素体晶粒，提升屈服强度；第二阶段终轧温度为780℃，较常规工艺低20℃，有利于晶粒细化，同时增加亚晶界和位错，提升抗拉强度；待温厚度为90mm，较常规工艺厚约20mm，增加未再结晶区轧制量，有利于改善珠光体的形态，避免出现连续带状组织，同时细化了组织晶粒，保证强韧性的良好匹配；终冷温度为650℃，较常规工艺低30℃，降低终冷温度有利于增加珠光体的含量，提升屈服、抗拉强度，同时促进了元素V的析出，增强了析出强化的效果；另外，常规工艺一般不采用堆垛工艺，本发明钢板在400℃堆垛，有利于改善组织均匀性、消除组织内部应力，增强韧性，有效提高探伤合格率和Z向性能，通过上述工艺参数调整，实现了只采用V强化就可以满足产品性能的要求，在成本方面，由于降Mn、去Nb，使原材料成本节约30元/吨，具有突出的性比价优势。

Claims (4)

1.一种低成本高层建筑结构用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按重量百分比计，包括：

C：0.12～0.17%、Si：0.25～0.45%、Mn：1.00～1.45%、P：≤0.020%、S：≤0.005%、V：0.028～0.045%、Als：0.015～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种低成本高层建筑结构用钢板，其特征在于，所述钢板的厚度范围为8～60mm。

3.根据权利要求1所述的一种低成本高层建筑结构用钢板，其特征在于，所述钢板的牌号Q390GJCZ35。

4.一种权利要求1所述低成本高层建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.转炉冶炼：将铁水冶炼成为目标成分钢液，点吹次数不大于2次，避免出钢过程中下渣，钢液目标成分控制范围为：

C：≤0.12%、P：≤0.015%、Si：0.25～0.45%、Mn：1.00～1.45%；

b.LF炉精炼：钢液在LF炉进站后采用白渣冶炼，白渣保持时间≥15min，确保钢液目标成分控制范围为：

S：≤0.005%、V：0.028～0.045%、Als：0.015～0.045%；

c.连铸：采用全程无氧化保护浇注，恒拉速浇注，拉速为1.5-2.0m/min，铸坯入缓冷坑保温45-55h，减弱偏析，提高钢板的探伤合格率；

d.加热：加热速率为10～12min/cm，一加段温度为800-900℃，二加段温度为1000-1100℃，三加段温度为1180-1220℃，均热段加热温度为1170-1200℃；

e.轧制：采用两阶段轧制，第一阶段开轧温度为1100～1150℃，待温厚度为成品厚度的1.5～3倍，第二阶段开轧温度为850～900℃，第二阶段终轧温度750～800℃；

f.控冷：采用气雾冷却，冷却速度为5～12℃/s，终冷温度为620～660℃；

g.钢板缓冷：钢板采用堆垛方式降低冷却速率，堆垛温度≥350℃，堆冷时间≥24h。

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