CN113025898A - 一种低锰低硅微钛合金化q355b结构钢板及其生产方法 - Google Patents

一种低锰低硅微钛合金化q355b结构钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢板生产技术领域，具体公开了一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板及其生产方法。所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20‑0.24％，Si 0.10‑0.20％，Mn 0.60‑0.75％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.015‑0.040％，Ti 0.035‑0.055％，其余为Fe和杂质。本发明通过提高碳元素含量，降低锰、硅元素含量，在保证钢板性能的同时，通过降低合金成本，从而实现Q355B钢板低成本生产。相较于背景技术中提及的发明中的钢板，本发明吨钢降本28元/吨左右。

Description

一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢板生产技术领域，特别是涉及一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板及其生产方法。
背景技术
Q355B低合金钢板执行GB/T 1591-2018标准，Q355B取代GB/T 1591-2008中的Q345B牌号钢板，该钢板具有较高的强度和塑韧性，被广泛应用于建筑结构等领域，是各钢铁企业批量生产的钢种之一，需求量占低合金钢板产量的50％以上。目前该类常规产品钢板盈利空间萎缩，为提高市场竞争力，同时提高企业效益，在保证产品质量的前提下，急需开发低成本的生产工艺。
目前在中厚板产品方面，已有微钛合金化Q345B和Q355B的成分设计，如：
1、申请号为CN201910331789.1的中国发明专利公开了“一种钛微合金化低成本Q355B钢板的冶炼生产方法”，其成分设计采用C-Si-Mn-Ti的设计思路，其中C：0.16-0.20％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.70-1.20％，Ti：0.030-0.065％，Als：0.020-0.035％。
2、申请号为CN201910363037.3的中国发明专利公开了“一种低锰微合金Q355结构钢及其制备工艺”，其成分设计采用C-Si-Mn-Ti的设计思路，其中C：0.14-0.18％，Si：0.30-0.50％，Mn：0.75-0.95％，Ti：0.040-0.050％，Als：0.025-0.035％。
3、申请号为CN201210586741.3的中国发明专利公开了“一种新型低成本Q345A/B/C低合金钢板及其生产方法”，其成分设计采用C-Si-Mn-Ti的设计思路，其中C：0.13-0.18％，Si：0.20-0.40％，Mn：0.90-1.10％，Ti：0.010-0.030％，Als：0.010-0.040％。
以上发明均以钛微合金化替代部分锰合金，虽然C-Si-Mn-Ti设计成分的合金成本低于常规C-Si-Mn设计成分的合金成本，但上述钢板的碳含量均不超过0.20％，同时，为保证钢板的力学性能，添加的锰含量还是较多；另外，上述钢板的硅含量均超过0.20％。以上发明的合金成本依然偏高。
申请号为201910220423.7的中国发明专利公开了“一种低成本Q355B结构钢板及其生产方法”，其说明书第[0007]段公开了如下内容：可以在原Q345B基础上，通过提高C元素含量、降低Mn合金含量，不添加Nb、Ti微合金元素和其它合金元素，保证各项性能的同时，通过成分设计降本，可实现Q355B钢板低成本生产。但该发明中钢板的生产需要进行堆垛缓冷，而堆垛缓冷需要专门场地，并且冷却时间较长，不利于高效率生产。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板及其生产方法，在保证钢板性能的同时，通过成分设计进一步降低合金成本，实现Q355B钢板低成本生产。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn0.60-0.75％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.015-0.040％，Ti 0.035-0.055％，其余为Fe和杂质。
进一步，所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn0.60-0.70％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.015-0.040％，Ti 0.035-0.055％，其余为Fe和杂质。
进一步，所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn0.60-0.70％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.015-0.040％，Ti 0.035-0.050％，其余为Fe和杂质。
进一步，所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.18％，Mn0.60-0.70％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.015-0.040％，Ti 0.035-0.040％，其余为Fe和杂质。
进一步，所述钢板的厚度为12-35mm。
进一步，所述钢板的力学性能如下：上屈服强度390-444MPa，抗拉强度518-560MPa，断后伸长率23-26％，纵向20℃KV2：84-145J。
本发明第二方面提供一种如第一方面所述的低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)加热工序：铸坯在加热炉中加热，出炉温度1020-1150℃，保证铸坯烧透且加热均匀；
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺轧制钢板；
(3)冷却工序：轧制后的钢板进行浇水冷却，然后在空气中自然冷却，完成生产。
进一步，所述步骤(1)中，加热工序的加热系数8-12min/cm。
进一步，所述步骤(2)中的两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度≥950℃，第二阶段开始轧制温度≤940℃，终轧温度810-870℃。
进一步，所述步骤(3)中，钢板浇水冷却后返红温度为660-730℃。
如上所述，本发明的低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板及其生产方法，具有以下有益效果：
国标GB/T 1591-2018中Q355B结构钢板的碳元素上限为0.24％，本发明通过提高碳元素含量，降低锰、硅元素含量，在保证钢板性能的同时，通过降低合金成本，从而实现Q355B钢板低成本生产。相较于背景技术中提及的发明中的钢板，本发明吨钢降本28元/吨左右。
由于碳元素含量对合金成本影响较小，锰、硅合金元素含量对合金成本影响较大，为进一步减低成本，本发明提高了碳元素含量，降低了锰、硅元素含量，并充分发挥碳元素的固溶强化作用，弥补因减少锰、硅合金元素造成的强度降低，再配合以合适的生产工艺，采用两阶段控制轧制，保证钢板性能满足要求，最终实现Q355B钢板的低成本生产。
本发明的钢板生产工艺采用两阶段控制轧制工艺轧制钢板，然后浇水冷却、空冷，省去了堆垛缓冷的工序，工艺更加简单，且缩短了冷却时间，有利于Q355B钢板的高效率生产。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供了一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn 0.60-0.75％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als 0.015-0.040％，Ti 0.035-0.055％，其余为Fe和杂质。
进一步地，钢板的厚度为12-35mm，优选为20-30mm。
进一步地，所述钢板的力学性能如下：上屈服强度390-444MPa，抗拉强度518-560MPa，断后伸长率23-26％，纵向20℃KV2：84-145J。
本发明提供的低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板的生产方法为：
(1)加热工序：铸坯在加热炉中加热，出炉温度1020-1150℃，保证铸坯烧透且加热均匀；
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺轧制钢板；
(3)冷却工序：轧制后的钢板进行浇水冷却，然后在空气中自然冷却，完成生产。
进一步地，所述步骤(1)中，加热工序的加热系数8-12min/cm。
进一步地，所述步骤(2)中的两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度≥950℃，第二阶段开始轧制温度≤940℃，终轧温度810-870℃。
进一步地，所述步骤(3)中，钢板浇水冷却后返红温度为660-730℃。
下面通过具体的实施例来对本发明进行进一步说明。
实施例1
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度20mm，其化学成分按质量分数为：C0.22％，Si 0.12％，Mn 0.68％，P 0.020％，S 0.002％，Als 0.030％，Ti 0.043％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数12min/cm，出炉温度1118℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度968℃，第二阶段开始轧制温度891℃，终轧温度848℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度689℃。
经检测，本实施例生产的20mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度425MPa；抗拉强度544MPa；断后伸长率26％；纵向20℃KV2：98、84、93J。
实施例2
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度35mm，其化学成分按质量分数为：C0.22％，Si 0.18％，Mn 0.74％，P 0.020％，S 0.003％，Als 0.036％，Ti 0.050％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数8.3min/cm，出炉温度1061℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度961℃，第二阶段开始轧制温度882℃，终轧温度852℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度689℃。
经检测，本实施例生产的35mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度390MPa；抗拉强度518MPa；断后伸长率24.5％；纵向20℃KV2：143、144、145J。
实施例3
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度30mm，其化学成分按质量分数为：C0.22％，Si 0.18％，Mn 0.74％，P 0.030％，S 0.010％，Als 0.040％，Ti 0.050％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数8.3min/cm，出炉温度1074℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度974℃，第二阶段开始轧制温度881℃，终轧温度838℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度687℃。
经检测，本实施例生产的30mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度399MPa；抗拉强度545MPa；断后伸长率23.5％；纵向20℃KV2：144、143、138J。
实施例4
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度14mm，其化学成分按质量分数为：C0.21％，Si 0.12％，Mn 0.67％，P 0.014％，S 0.007％，Als 0.031％，Ti 0.040％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数8.0min/cm，出炉温度1122℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度970℃，第二阶段开始轧制温度938℃，终轧温度854℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度711℃。
经检测，本实施例生产的14mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度431MPa；抗拉强度537MPa；断后伸长率24.5％；纵向20℃KV2：101、97、104J。
实施例5
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度18mm，其化学成分按质量分数为：C0.23％，Si 0.14％，Mn 0.68％，P 0.016％，S 0.010％，Als 0.040％，Ti 0.044％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数8.8min/cm，出炉温度1075℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度951℃，第二阶段开始轧制温度923℃，终轧温度868℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度707℃。
经检测，本实施例生产的18mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度444MPa；抗拉强度560MPa；断后伸长率23％；纵向20℃KV2：90、92、95J。
实施例6
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度30mm，其化学成分按质量分数为：C0.20％，Si 0.18％，Mn 0.75％，P 0.030％，S 0.010％，Als 0.040％，Ti 0.055％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数8.3min/cm，出炉温度1020℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度950℃，第二阶段开始轧制温度870℃，终轧温度810℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度689℃。
经检测，本实施例生产的30mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度395MPa；抗拉强度541MPa；断后伸长率24.0％；纵向20℃KV2：148、141、137J。
实施例7
一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，厚度12mm，其化学成分按质量分数为：C0.24％，Si 0.10％，Mn 0.60％，P 0.010％，S 0.030％，Als 0.015％，Ti 0.035％，其余为Fe和杂质。其生产方法为：
(1)加热工序：加热系数8.3min/cm，出炉温度1150℃。
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度1020℃，第二阶段开始轧制温度940℃，终轧温度870℃。
(3)冷却工序：采用水冷方式，返红温度689℃。
经检测，本实施例生产的12mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度400MPa；抗拉强度525MPa；断后伸长率25.0％；纵向20℃KV2：102、100、105J。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn 0.60-0.75％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als0.015-0.040％，Ti 0.035-0.055％，其余为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的Q355B结构钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn 0.60-0.70％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als0.015-0.040％，Ti 0.035-0.055％，其余为Fe和杂质。
3.根据权利要求2所述的Q355B结构钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.20％，Mn 0.60-0.70％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als0.015-0.040％，Ti 0.035-0.050％，其余为Fe和杂质。
4.根据权利要求3所述的Q355B结构钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分按质量分数为：C 0.20-0.24％，Si 0.10-0.18％，Mn 0.60-0.70％，P≤0.030％，S≤0.030％，Als0.015-0.040％，Ti 0.035-0.040％，其余为Fe和杂质。
5.根据权利要求1所述的Q355B结构钢板，其特征在于：所述钢板的厚度为12-35mm。
6.根据权利要求1所述的Q355B结构钢板，其特征在于：所述钢板的力学性能如下：上屈服强度390-444MPa，抗拉强度518-560MPa，断后伸长率23-26％，纵向20℃KV2：84-145J。
7.根据权利要求1-6任一项所述的低锰低硅微钛合金化Q355B结构钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)加热工序：铸坯在加热炉中加热，出炉温度1020-1150℃，保证铸坯烧透且加热均匀；
(2)轧制工序：采用两阶段控制轧制工艺轧制钢板；
(3)冷却工序：轧制后的钢板进行浇水冷却，然后在空气中自然冷却，完成生产。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中，加热工序的加热系数8-12min/cm。
9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的两阶段控制轧制，第一阶段轧制终了温度≥950℃，第二阶段开始轧制温度≤940℃，终轧温度810-870℃。
10.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)中，钢板浇水冷却后返红温度为660-730℃。
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