CN113528966A - 一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚度50‑80mm建筑结构用钢板的生产方法，其化学成分的质量百分比含量为C：0.11~0.14%;Mn:1.55~1.65%；Si:0.35~0.45%,S≤0.005%,P≤0.015%,Als 0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.025‑0.035%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM，H≤1.5PPM，其余为Fe和不可避免杂质元素；具体生产步骤如下：冶炼工序、连铸工序：采用全程氩气保护浇注，轧制工序：采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制；控冷工序、精整和探伤：钢板快速下冷床后进缓冷箱内堆缓冷，进缓冷箱温度＞350℃，堆垛36小时后，出缓冷箱进行探伤。

Description

一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法
技术领域
本发明涉及一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法，属于高层建筑用钢技术领域。
背景技术
建筑结构用钢由于具有易焊接、抗震、强度高、低温韧性好、承载能力大、可靠性好、质量轻、施工便捷、节能环保、综合技术经济指标佳和建筑造型美观等诸多优点，所以建筑结构用钢被广泛应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等大型建筑工程。
目前国内同级别的建筑用钢专利及文献有：中国专利申请CN10134685A公开了“一种屈服强度为420Mpa级高强度建筑用钢的热处理方法”成分质量百分比：C 0.12～0.18%、Si 0.3～0.4%、Mn 1.4～1.5%、Nb 0.03～0.05%、V 0.05～0.10%、Ti 0.01～0.02%、P＜0.015%、S＜0.005%、其余为Fe和不可避免杂质。连铸坯经过控轧控冷、正火后控冷的方法生产出屈服强度在420-440Mpa，屈强比＜0.75，-60℃冲击功达到120J的45m厚建筑用钢板。该方法只局限于45mm厚钢板。中国专利申请CN 106756514A公开“一种高强度正火型特厚建筑结构用钢板”，所述钢板的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P＜0.020%,S＜0.010%，V： 0.08～0.12%,Nb： 0.03～0.04,N:0.006～0.012%, Al：0.020～0.050%，其余为Fe和不可避免杂质。该方法适用于钢板厚度为80-150mm。中国专利申请CN105603310A公开了“一种低屈强比Q420GJ建筑用钢板及其生产方法”，其成分质量百分比为C: 0.06～0.08%，Si: 0.35～0.45%，Mn :1.45～1.55%，P＜0.015%,S＜0.010%，Nb: 0.035～0.045,V: 0.05～0.06%,Ti:0.01～0.02%, Als： 0.020～0.040%，其余为Fe和不可避免杂质,该方法的局限性在于需添加大量的V合金，合金成本较高。文献“高层建筑用Q420GJ钢的研制及应用”论述了武钢Q420GJC的试制，化学成分C：0.10～0.18%，Si： 0.20～0.45%，Mn： 1.30～1.60%，P＜0.015%,S＜0.010%，Nb ≤0.06%，V≤0.07%,Ti≤0.03%,Als: 0.015～0.050%，余量为Fe和不可避免杂质。采用铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、轧制、冷却、正火的方法生产出Q420GJ建筑用钢。该方法的不足之处是需要正火处理，延长生产周期，同时增加生产成本。
发明内容
因此，本发明是提供一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法，具有低生产成本、有良好塑性和低温韧性、抗撕裂性能好的特点。
本发明的技术方案是：一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法，其化学成分的质量百分比含量为C：0.11~0.14%; Mn:1.55~1.65%；Si: 0.35~0.45%,S ≤0.005%, P≤0.015%,Als 0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.025-0.035%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM，H≤1.5PPM，其余为Fe和不可避免杂质元素；具体生产步骤如下：步骤一冶炼工序：原料铁水经过预处理，采用底吹Ar气搅拌的炉外精炼工艺深度脱硫，RH工序成分微调，去除夹杂、脱气处理，最终获得钢水的重量百分比为C：0.11~0.14%; Mn:1.55~1.65%；Si: 0.35~0.45%,S≤0.005%, P≤0.015%,Als 0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.015-0.025%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM；连铸工序：采用全程氩气保护浇注，采用专用保护渣和专用钢包覆盖剂；中包安装挡墙、浇铸过程中不得敞开浇铸，各个密封点的密封状态确认良好，不得有漏气现象，同时要实施首炉吹氩控制；连浇炉次中包TD过热度控制在9～20℃。连铸机二冷采用弱冷却，按 0.7米/分恒拉速连铸；步骤二加热工序：厚度250mm板坯在步进式加热炉加热，一加段温度1050±50℃，二加段温度1250±30℃，均热段温度1230±15℃，总在炉时间≥265min，均热时间≥60min；步骤三轧制工序：采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制。粗轧的开轧温度未1070-1120℃，粗轧阶段的单道次压下率≥15%,精轧阶段的开轧温度≤850℃，中间坯待温厚度≥1.5T，精轧阶段的末道次压下率 ＞8% 终轧温度760-800℃；步骤四控冷工序：钢板轧制完成厚度通过ACC加速冷却设备，水量220m3/h，上下水比2.3，钢板返红温度550-590℃；步骤五精整和探伤：钢板快速下冷床后进缓冷箱内堆缓冷，进缓冷箱温度＞350℃，堆垛36小时后，出缓冷箱进行探伤，探伤按照NB/T 47013.3 标准，探伤级别符合I级。
本发明的有益效果在于：采用本发明的生产的厚度50-80mmQ420GJ建筑结构用钢板，通过合理的成分设计、控制轧制、控制冷却工艺，可以获得良好的机械性能；成分设计去除价格昂贵的V合金元素，降低合金成本；采用正火轧制，无需离线进行正火热处理，缩短生产周期，同时也大大降低生产成本；本发明生产的钢板机械性能优良，可应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等大型建筑工程。
具体实施方式
一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法，其化学成分的质量百分比含量为C：0.11~0.14%; Mn:1.55~1.65%；Si: 0.35~0.45%,S ≤0.005%, P≤0.015%,Als 0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.025-0.035%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM，H≤1.5PPM，其余为Fe和不可避免杂质元素；具体生产步骤如下：步骤一冶炼工序：原料铁水经过预处理，采用底吹Ar气搅拌的炉外精炼工艺深度脱硫，RH工序成分微调，去除夹杂、脱气处理，最终获得钢水的重量百分比为C：0.11~0.14%; Mn:1.55~1.65%；Si: 0.35~0.45%,S ≤0.005%, P≤0.015%,Als 0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.015-0.025%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM；连铸工序：采用全程氩气保护浇注，采用专用保护渣和专用钢包覆盖剂；中包安装挡墙、浇铸过程中不得敞开浇铸，各个密封点的密封状态确认良好，不得有漏气现象，同时要实施首炉吹氩控制；连浇炉次中包TD过热度控制在9～20℃。连铸机二冷采用弱冷却，按 0.7米/分恒拉速连铸；步骤二加热工序：厚度250mm板坯在步进式加热炉加热，一加段温度1050±50℃，二加段温度1250±30℃，均热段温度1230±15℃，总在炉时间≥265min，均热时间≥60min；步骤三轧制工序：采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制。粗轧的开轧温度未1070-1120℃，粗轧阶段的单道次压下率≥15%,精轧阶段的开轧温度≤850℃，中间坯待温厚度≥1.5T，精轧阶段的末道次压下率 ＞8% 终轧温度760-800℃；步骤四控冷工序：钢板轧制完成厚度通过ACC加速冷却设备，水量220m3/h，上下水比2.3，钢板返红温度550-590℃；步骤五精整和探伤：钢板快速下冷床后进缓冷箱内堆缓冷，进缓冷箱温度＞350℃，堆垛36小时后，出缓冷箱进行探伤，探伤按照NB/T 47013.3 标准，探伤级别符合I级。
实施例1
原料铁水经过铁水深度脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF精炼、RH真空处理以及连铸工艺，得到表1的化学成分，板坯厚度为250mm，板坯均热段温度1230℃，加热时间266min，均热时间61min，第一阶段开轧温度1105℃，第二阶段开轧温度830℃，中间坯的厚度为90mm轧件厚度50mm，终轧温度780℃，轧制冷却后经ACC层流冷却设备快速冷却，钢板冷却速度6.54℃/s，返红温度575℃。钢板热矫直后，进缓冷箱缓冷36小时后，出缓冷箱进行超声波探伤，精整处理后得到成品钢板，力学性能检验结果见表2。
表1 实施50mm Q420GJD钢板的化学成分
厚度mm C Si Mn S P Nb Ti N
50 0.12% 0.40% 1.57% 0.0035% 0.010% 0.054% 0.021% 0.0039%
表2 实施50mm Q420GJD钢板的力学性能
厚度 mm 抗拉MPa 屈服MPa 伸长率% 屈强比 断面收缩率 -20℃冲击,J
50 592 465 25.5 0.78 55、58、57 152、158、151
实施例2
实施方式同例1，板坯厚度为250mm，板坯化学成分质量百分比见表3，板坯均热段温度1235℃，加热时间267min，均热时间62min，第一阶段开轧温度1100℃，第二阶段开轧温度820℃，中间坯的厚度为128mm，轧件厚度80mm，终轧温度760℃，轧制完成后，经ACC层流冷却设备快速冷却，钢板冷却速度6.15℃/s，返红温度562℃。钢板热矫直后，进保温箱缓冷36小时后，出箱进行超声波探伤，精整处理后得到成品钢板，力学性能检验结果见表4。
表3 实施80mm Q420GJD钢板的化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表4 实施80mm Q420GJD钢板的力学性能
厚度 mm 抗拉MPa 屈服MPa 伸长率% 冷弯 屈强比 断面收缩率 -20℃冲击,J
80 585 446 25.5 合格 0.76 52、56、55 112、117、106
Q420GJ标准要求见表5，从表2和表4可以看出，钢板的拉伸力学完全符合国家标准GB/T1591-2015要求，并且有较大富裕量，低温冲击比国标47J高出很多，屈强比和断面收缩率也完全合格，完全满足Q420GJ级别建筑用钢的使用要求。探伤级别I级合格，可应用于高层建筑、大跨度体育场馆等大型钢结构工程。
表5 Q420GJ国家标准要求
厚度 mm 抗拉MPa 屈服MPa 伸长率% 屈强比 -20℃冲击,J
＞16-50 530-680 420-550 ≥20 ≤0.83 47
＞50-100 530-680 410-540 ≥20 ≤0.83 47

Claims (3)

1.一种厚度50-80mm建筑结构用钢板的生产方法，其特征在于：其化学成分的质量百分比含量为C：0.11~0.14%; Mn:1.55~1.65%；Si: 0.35~0.45%,S ≤0.005%, P≤0.015%,Als0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.025-0.035%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM，H≤1.5PPM，其余为Fe和不可避免杂质元素；具体生产步骤如下：步骤一冶炼工序：原料铁水经过预处理，采用底吹Ar气搅拌的炉外精炼工艺深度脱硫，RH工序成分微调，去除夹杂、脱气处理，最终获得钢水的重量百分比为C：0.11~0.14%; Mn:1.55~1.65%；Si: 0.35~0.45%,S ≤0.005%,P≤0.015%,Als 0.020~0.04%,Nb：0.050~0.060%,Ti：0.015-0.025%，T[O]≤20PPM，N≤50PPM；连铸工序：采用全程氩气保护浇注，采用专用保护渣和专用钢包覆盖剂；中包安装挡墙、浇铸过程中不得敞开浇铸，各个密封点的密封状态确认良好，不得有漏气现象，同时要实施首炉吹氩控制；连浇炉次中包TD过热度控制在9～20℃。
2.连铸机二冷采用弱冷却，按 0.7米/分恒拉速连铸；步骤二加热工序：厚度250mm板坯在步进式加热炉加热，一加段温度1050±50℃，二加段温度1250±30℃，均热段温度1230±15℃，总在炉时间≥265min，均热时间≥60min；步骤三轧制工序：采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制。
3.粗轧的开轧温度未1070-1120℃，粗轧阶段的单道次压下率≥15%,精轧阶段的开轧温度≤850℃，中间坯待温厚度≥1.5T，精轧阶段的末道次压下率 ＞8% 终轧温度760-800℃；步骤四控冷工序：钢板轧制完成厚度通过ACC加速冷却设备，水量220m3/h，上下水比2.3，钢板返红温度550-590℃；步骤五精整和探伤：钢板快速下冷床后进缓冷箱内堆缓冷，进缓冷箱温度＞350℃，堆垛36小时后，出缓冷箱进行探伤，探伤按照NB/T 47013.3 标准，探伤级别符合I级。
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