CN112375978B - 一种建筑用钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑用钢及其生产方法,钢板化学成分组成及质量百分含量为:C:0.08~0.17%、Si:≤0.40%、P≤0.025%、S≤0.010%、Mn:1.4~2.0%、Mo:0.4~0.65%,Cr:0.19~0.36%,Ni:≤0.8%,其余为Fe和不可避免的杂质元素;生产方法包括加热、轧制、热处理工序,钢板最大厚度60mm。本发明提供的钢板组织类型为回火贝氏体+回火马氏体+铁素体,钢板屈服强度Rel≥700Mpa、抗拉强度Rm≥950Mpa,A≥17%、屈强比≤0.85,板厚1/2处、‑40℃横向冲击韧性在200J以上,能够在极端天气使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑用钢及其生产方法。
背景技术
高强钢在国内制造行业中用量逐渐增大,尤其是随钢结构建筑的迅猛发展,部分客户对建筑用钢板的厚度、强韧度、屈强比、焊接性等提出了更高的要求,目前我国还不能批量生产更大强度级别高建用钢,如550Mpa级别以上的钢板,无法满足日益增长的高强、厚板市场需求。
为了缓解我国结构用高强度钢板的供应紧张问题,彻底扭转建筑用高强度级别钢板无法生产不利局面,本发明提供了一种屈服强度700MPa以上,屈强比≤0.85,高冲击韧性的钢板。由于该钢的技术含量高、开发难度大,在国内生产尚属首次,开发该钢种具有以产顶进实现国产化的效应,具有良好的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑用钢,所提供的钢板屈服强度700MPa以上,具有均匀、良好的低温韧性和较低的裂纹敏感性,而且最终处理后具有足够的齿面硬度。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种建筑用钢,钢板化学成分组成及质量百分含量为:C:0.08~0.17%、Si:≤0.40%、P≤0.025%、S≤0.010%、Mn:1.4~2.0%、Mo:0.4~0.65%,Cr:0.19~0.36%,Ni:≤0.8%,其余为Fe和不可避免的杂质元素;。
本发明所述的建筑用钢,钢板厚度范围:20~60mm。
本发明的目的还在于提供一种建筑用钢的生产方法,以实现机械性能、加工性能良好、以及优良焊接性能。
一种建筑用钢的生产方法,包括加热、轧制、热处理工序,其中热处理工序采用一次亚温淬火+高温回火方式。
本发明所述的一种建筑用钢的生产方法,为了保证钢板的内部质量,钢板采用连铸工艺生产。
本发明所述的一种建筑用钢的生产方法,其中:所述加热工序为:坯料装炉温度为350~400℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1200~1220℃,均热段保温时间1~2小时。
本发明所述的一种建筑用钢的生产方法,其中:所述轧制工序为:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度860~830℃,终轧温度800~760℃,轧制钢板浇水返红温度在650~700℃。
本发明所述的一种建筑用钢的生产方法,其中:所述热处理工序为:淬火温度:850~900℃,保温:1.8~2min/mm;淬火后24小时内回火,回火温度:550~600℃,保温:3~4min/mm。
C:C在钢中的作用是固溶强化,增加钢板的强度,提高耐磨性。对于建筑用钢,强度和焊接性是关键指标,碳含量不能太高,设计为0.08~0.17%。
Si:Si可缩小奥氏体相圈,提高钢的淬火温度,降低碳在铁素体中的扩散速度,使回火时析出的碳化物不易聚集,增加钢的回火稳定性,但是Si具有提高屈强比能力,因此含量应尽可能低。
P、S为有害的杂质元素,在钢中会降低冲击韧性,因此在设计时尽可能的去除,降到一定低范围。
Mn:Mn可扩大铁碳平衡相圈的奥氏体相区,其稳定奥氏体组织的能力仅次于Ni。Mn能够显著增加钢的淬透性,降低马氏体转变温度和钢的临界冷却速度。Mn和Fe可形成固溶体,提高铁素体和奥氏体的硬度和强度,因此,加入Mn可增加钢的硬度和耐磨性,但若Mn含量太高,会增加钢的回火脆性。对于调质处理的耐磨钢板来说,一方面需增加Mn含量以提高钢板的硬度,另一方面需控制Mn含量以降低钢板的回火脆性。因此,Mn含量范围优选1.4~2.0%。
Cr:Cr能增加钢的淬透性并有二次硬化作用,提高淬透性,使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能,有良好的回火稳定性,推迟铁素体向奥氏体转变,对屈强比有利。Cr含量范围优选0.19~0.36%。
Mo:Mo在钢中能提高淬透性和热强性,防止回火脆性,推迟先共析铁素体转变,促进针状铁素体和贝氏体的形成,提高低合金钢的强韧性;Mo可提高微合金元素(Nb、V、Ti)在奥氏体中的固溶度,延迟微合金碳氮化物的沉淀析出,将使更多的微合金元素得以保留至较低温度下从铁素体中析出,从而可以产生更大的沉淀强化作用。Mo能够溶入铁素体中析出的微合金碳氮化物的晶格中,形成(M,Mo)(C,N)(M为微合金元素),不仅提高析出相体积分数,而且显著细化微合金析出物尺寸,从而增强沉淀强化效果。因此,Mo含量范围优选0.4~0.65%。
Ni:Ni的晶格常数与γ-铁相近,所以可成连续固溶体。这就有利于提高钢的淬硬性,Ni可降低临界点并增加奥氏体的稳定性。同时,Ni可以强化晶界能力,与Al形成Ni-Al,降低钢的脆性转变温度,即可提高钢的低温韧性。但是Ni属于贵金属元素,只要少量增加即可。优选Ni限制上限,即数值为≤0.8%
本发明采用较低合金含量化学成分设计,严格热处理工序,钢板经特殊的调质处理后,不仅强度、延伸率高,表面硬度低,还有一定韧性,使得钢板能够在极端天气下使用。
经检测本发明的钢板的力学性能达到下列要求:钢板组织类型为回火贝氏体+回火马氏体+铁素体,钢板屈服强度Rel≥700Mpa、抗拉强度Rm≥950Mpa,A≥17%、屈强比≤0.85,板厚1/2处、-40℃横向冲击韧性在200J以上。
本发明提供的钢板具有均匀、良好的低温韧性和较低的裂纹敏感性求,而且最终处理后具有足够的齿面硬度,具有更细小的组织结构和更佳的加工型,且生产成本低;最大厚度规格60mm,可满足客户的市场用量。
附图说明
图1为实施例1钢板组织图(100X)。
图2为实施例2钢板组织图(100X)。
图3为实施例3钢板组织图(100X)。
图4为实施例4钢板组织图(100X)。
图5为实施例5钢板组织图(100X)。
图6为实施例6钢板组织图(100X)。
图7为实施例7钢板组织图(100X)。
图8为实施例8钢板组织图(100X)。
具体实施方式
实施例1
本实施例钢板厚度为20mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.08%,Si:0.20%,P:0.025%,S:0.008%、Mn:1.45%,Mo:0.42%,Cr:0.19%,Ni:0.19%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为352℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1200℃,均热段保温时间1小时。
(2)轧制工序:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度860℃,终轧温度810℃,轧制钢板浇水返红温度在700℃。
(4)钢板热处理工艺:淬火温度:860℃,保温:1.8min/mm。淬火后22小时进行回火,回火温度:550℃,保温:3min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度820MPa、抗拉强度1090MPa、屈强比:0.75,延伸率:19,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:260J、255J、277J。
钢板组织图见图1。
实施例2
本实施例钢板厚度为25mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.11%,Si:0.28%,P:0.015%,S:0.005%、Mn:1.57%,Mo:0.55%,Cr:0.22%,Ni:0.60%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为372℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1210℃,均热段保温时间1.2小时。
(2)轧制工序:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度852℃,终轧温度800℃,轧制钢板浇水返红温度在680℃。
(4)钢板热处理工艺:淬火温度:870℃,保温:1.9min/mm;淬火后24小时进行回火,回火温度:570℃,保温:3.5min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度815MPa、抗拉强度1020MPa、屈强比:0.8,延伸率:19.5,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:280J、265J、270J。
钢板组织图见图2。
实施例3
本实施例钢板厚度为37mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.13%,Si:0.32%,P:0.012%,S:0.005%、Mn:1.66%,Mo:0.61%,Cr:0.25%,Ni:0.67%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为392℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1210℃,均热段保温时间1.5小时。
(2)轧制工序:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度830℃,终轧温度795℃,轧制钢板浇水返红温度在670℃。
(3)钢板热处理工艺:淬火温度:850℃,保温:1.9min/mm;淬火后20小时进行回火,回火温度:580℃,保温:3.8min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度810MPa、抗拉强度985MPa、屈强比:0.822、延伸率:18,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:250J、255J、257J。
钢板组织图见图3。
实施例4
本实施例钢板厚度为46mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.15%,Si:0.34%,P:0.008%,S:0.003%、Mn:1.82%,Mo:0.65%,Cr:0.30%,Ni:0.69%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为400℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1220℃,均热段保温时间2小时。
(2)轧制工序:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度830℃,终轧温度760℃,轧制钢板浇水返红温度在650℃。
(3)钢板热处理工艺:淬火温度:880℃,保温:2min/mm;淬火后23小时进行回火,回火温度:580℃,保温:3.5min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度830MPa、抗拉强度990MPa、屈强比:0.838,延伸率:21,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:263J、250J、267J。
钢板组织图见图4。
实施例5
本实施例钢板厚度为60mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.17%,Si:0.39%,P:0.008%,S:0.003%、Mn:2.00%,Mo:0.6%,Cr:0.36%,Ni:0.29%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为390℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1220℃,均热段保温时间2小时。
(2)钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度839℃,终轧温度750℃,轧制钢板浇水返红温度在660℃。
(3)钢板热处理工艺:淬火温度:900℃,保温:2min/mm;淬火后22小时进行回火,回火温度:600℃,保温:3.5min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度825MPa、抗拉强度1010MPa、屈强比:0.817,延伸率:20,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:223J、220J、227J。
钢板组织图见图5。
实施例6
本实施例钢板厚度为57mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.16%,Si:0.36%,P:0.022%,S:0.007%、Mn:1.93%,Mo:0.47%,Cr:0.34%,Ni:0.74%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为366℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1200℃,均热段保温时间1.8小时。
(2)轧制工序:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度842℃,终轧温度770℃,轧制钢板浇水返红温度在665℃。
(3)钢板热处理工艺:淬火温度:890℃,保温:1.9min/mm;淬火后22小时进行回火,回火温度:560℃,保温:3.6min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度809MPa、抗拉强度1020MPa、屈强比:0.793、延伸率:18,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:217J、223J、210J。
钢板组织图见图6。
实施例7
本实施例钢板厚度为42mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.12%,Si:0.25%,P:0.019%,S:0.006%、Mn:1.75%,Mo:0.58%,Cr:0.27%,Ni:0.55%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为383℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1220℃,均热段保温时间1.6小时。
(2)轧制工序:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度847℃,终轧温度780℃,轧制钢板浇水返红温度在675℃。
(3)钢板热处理工艺:淬火温度:885℃,保温:1.8min/mm;淬火后24小时进行回火,回火温度:575℃,保温:3.6min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度812MPa、抗拉强度992MPa、屈强比:0.818,延伸率:19,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:207 J、231 J、209J。
钢板组织图见图7。
实施例8
本实施例钢板厚度为33mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.14%,Si:0.33%,P:0.017%,S:0.008%、Mn:1.41%,Mo:0.51%,Cr:0.32%,Ni:0.46%,其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本实施例钢板的生产方法包括加热、轧制以及热处理工序,具体如下:
(1)坯料加热工序:坯料装炉温度为376℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1200℃,均热段保温时间1.7小时。
(2)钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度856℃,终轧温度775℃,轧制钢板浇水返红温度在690℃。
(3)钢板热处理工艺:淬火温度:875℃,保温:1.8min/mm;淬火后23小时进行回火,回火温度:585℃,保温:3.7min/mm。
本实施例钢板力学性能:钢板屈服强度799MPa、抗拉强度965MPa、屈强比:0.83,延伸率:19 ,板厚1/2处、-20℃横向冲击韧性:210J、220J、217J。
钢板组织图见图8。
Claims (4)
1.一种建筑用钢板,其特征在于:所述钢板化学成分组成及质量百分含量为:C:0.11~0.14%、Si:≤0.40%、P≤0.025%、S≤0.010%、Mn:1.57~2.0%、Mo:0.4~0.65%,Cr:0.19~0.36%,Ni:≤0.8%,其余为Fe和不可避免的杂质元素;
所述钢板组织类型为回火贝氏体+回火马氏体+铁素体,钢板屈服强度Rel≥700Mpa、抗拉强度Rm≥950Mpa,A≥17%、屈强比≤0.85,板厚1/2处、-40℃横向冲击韧性在200J以上;
所述钢板生产方法包括加热、轧制、热处理工序,其中热处理工序采用一次亚温淬火+高温回火方式;
所述轧制工序为:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度860~830℃,终轧温度800~760℃,轧制钢板浇水返红温度在650~700℃;
所述热处理工序为:淬火温度:850~885℃,保温:1.8~2min/mm;淬火后24小时内回火,回火温度:550~585℃,保温:3~4min/mm。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用钢板,其特征在于:钢板厚度范围:20~60mm。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用钢板的生产方法,其特征在于:所述生产方法包括加热、轧制、热处理工序,其中热处理工序采用一次亚温淬火+高温回火方式;
所述轧制工序为:钢板采用II阶段轧制工艺,其中第二阶段开轧温度860~830℃,终轧温度800~760℃,轧制钢板浇水返红温度在650~700℃;
所述热处理工序为:淬火温度:850~885℃,保温:1.8~2min/mm;淬火后24小时内回火,回火温度:550~585℃,保温:3~4min/mm。
4.根据权利要求3所述的一种建筑用钢板的生产方法,其特征在于:所述加热工序为:坯料装炉温度为350~400℃,坯料最高加热温度1240℃,均热温度1200~1220℃,均热段保温时间1~2小时。
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