CN114351056A - 一种低屈强比高强度建筑结构用钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中厚板制造技术领域,特别是涉及一种低屈强比高强度建筑结构用钢板及其生产方法。本发明采用适当的碳含量及碳当量,通过高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→VD精炼→板坯连铸→铸坯再加热→3500轧机轧制→层流冷却→矫直→空冷→成品取样检验→入库的方法,采用250mm厚的连铸坯能够生产8~60mm的钢板,实现GB19879标准要求的Q420GJE钢板的各项性能要求,还能够保证了钢板的Z35厚度方向性能、探伤性能、焊接性能等要求,提高了性能合格率。
Description
技术领域
本发明涉及中厚板制造技术领域,特别是涉及一种低屈强比高强度建筑结构用钢板及其生产方法。
背景技术
随着我国钢材供应量和技术、质量水平的不断提高,建筑物使用的材料正在由混凝土向钢结构转变。与混凝土结构相比,钢结构具有重量轻、跨度大、建造周期短、可在工厂进行预制、可方便回收等一系列优势。我国的高层建筑、大跨度会展中心、火车站、工业厂房等建筑采用钢结构越来越多,对钢板的技术要求也越来越高。
为保证建筑结构的安全性,GB19879要求建筑结构钢板在保证强度和韧性的前提下,还要保证屈强比不超过一定的值。具体到Q420GJE级钢板要求屈服强度不低于420MPa,-40℃冲击功不低于47J,屈强比不高于0.83。正是由于要求的高强度、高低温冲击韧性和屈强比,导致该产品设计难度较大。
对于Q420GJE级钢板的成分设计思路,基本为在C-Mn钢成分基础上,采用Nb、V复合微合金化。为保证低温冲击功和焊接性能,要降低碳含量,并通过添加Nb和/或V,补偿碳含量降低造成的强度损失,辅以提高钢的纯净度、严格的控轧控冷工艺等措施,以获得满意的组织和性能。但上述方案的缺陷在于降低碳含量、严格的控轧控冷工艺,使铁素体含量增加、位错强化因素提高,致使钢板屈服强度提高幅度大于抗拉强度,最终导致屈强比提高,屈强比的合格率降低。
发明内容
针对上述存在的缺陷,本发明提供了一种低屈强比高强度建筑结构用钢板及其生产方法。引入一种新的强化模式——添加一定含量的Cr元素,替代部分Nb或V,通过Cr元素的固溶强化,替代固溶于铁素体中的C元素,从而提高珠光体含量,降低屈强比,同时钢的合金成本不升高。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种低屈强比高强度建筑结构用钢板,其特征在于:所述钢板厚度规格为[8,60]mm,钢板化学成分质量百分比为:C:0.13~0.16%,Si:0.25~0.40%,Mn:1.35~1.50%,P≤0.020%,S≤0.007%,Als:0.020~0.045%,Nb:0.025~0.040%,V:0.020~0.035%,Cr:0.30~0.40%,Ti:0.010~0.025%,余量为Fe以及不可避免的杂质,同时满足碳当量Ceq≤0.48%。
进一步的,包括如下步骤:
⑴铁水预脱硫,使得入炉铁水S含量≤0.003wt%;
⑵转炉顶底复合吹炼、脱氧合金化后,终点成分符合以下要求:C:0.13~0.16%,Si:0.25~0.40%,Mn:1.35~1.50%,P≤0.020%,S≤0.007%,Als:0.020~0.045%,Nb:0.025~0.040%,V:0.020~0.035%,Cr:0.30~0.40%,Ti:0.010~0.025%,余量为Fe以及不可避免的杂质,同时满足碳当量Ceq≤0.48%;
⑶LF精炼和VD真空精炼,为控制气体含量和合金元素含量,采用LF+VD精炼,保证真空度≤66Pa,VD保真空时间≥10分钟,脱气结束后软吹时间≥12分钟,控制好软吹压力以便最大程度的使钢水中的夹杂物上浮;
⑷连铸采用全过程保护浇注,稳定中包液面,过热度控制在10~25℃之间,拉速稳定在1.05m/min,铸成高质量的250mm厚板坯;
⑸对冷却后的坯料进加热炉进行加热,出炉温度控制在1170~1210℃,加热时间9~10min/cm厚度,保证加热温度的均匀性;
⑹钢坯出炉后轧制,粗轧开轧温度1150℃以上,粗轧阶段提高道次压下量,保证有2个道次压下量≥30mm,或至少两个道次压下率≥18%;待温厚度为成品厚度的1.5倍以上;精轧开轧温度以保证终轧温度为准,终轧温度控制在800~860℃之间,以获得均匀而细化的奥氏体晶粒;
⑺轧后控制入水冷温度,保证开冷温度在760~840℃之间,返红温度640~720℃,冷却速率控制在4~15℃/s。
进一步的,所述步骤⑵和⑶中,炼钢过程通过转炉、LF和VD炉控制磷硫含量,磷控制在180ppm以下,硫控制在60ppm以下,通过VD真空炉控制有害气体含量,满足[H]≤1.5ppm、[O]≤25ppm、[N]≤45ppm。
进一步的,所述步骤⑹中,精轧最后三道次小压下量轧制,后三道次累计压下率≤40%,采用双道次轧制;
更进一步的,所述步骤⑹中连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制。
本发明的有益效果为:
本发明采用适当的碳含量及碳当量,通过Nb、V复合微合金化,并添加一定量的Cr替代部分Nb或V,通过Cr元素的固溶强化,替代固溶于铁素体中的C元素,从而提高珠光体含量,降低屈强比,同时钢的合金成本不升高。采用控轧控冷的方法,使8~60mm的钢板实现GB19879标准要求的Q420GJE钢板的各项性能要求,还能够保证了钢板的Z35厚度方向性能、探伤性能、焊接性能等要求,提高了性能合格率。
本发明生产的高强度建筑结构用钢板,工艺简便,技术稳定可靠,合金成本低,生产效率高,综合力学性能优良。
附图说明
图1为本发明实施例2钢板1/4厚度处的金相组织(200×);
图2为本发明实施例4钢板1/4厚度处的金相组织(200×)。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种低屈强比高强度建筑结构用钢板及其生产方法,所述钢板厚度规格为[8,60]mm,钢板化学成分质量百分比为:C:0.13~0.16%,Si:0.25~0.40%,Mn:1.35~1.50%,P≤0.020%,S≤0.007%,Als:0.020~0.045%,Nb:0.025~0.040%,V:0.020~0.035%,Cr:0.30~0.40%,Ti:0.010~0.025%,余量为Fe以及不可避免的杂质,同时满足碳当量Ceq≤0.48%。
该钢板较常规的Q420GJE钢板增加了一定含量的Cr元素,来替代部分Nb或V,通过Cr元素的固溶强化,替代固溶于铁素体中的C元素,从而提高珠光体含量,降低屈强比,同时钢的合金成本不升高。
上述低屈强比高强度建筑结构用钢板的生产方法包括如下步骤:高炉铁水→铁水预脱硫→转炉冶炼→脱氧合金化→LF精炼→VD真空精炼→板坯连铸→板坯再加热→粗轧→精轧→加速冷却→矫直→空冷→成品取样检验→入库。
具体的,上述低屈强比高强度建筑结构用钢板的生产方法步骤如下:
⑴铁水预脱硫,使得入炉铁水S含量≤0.003wt%;
⑵转炉顶底复合吹炼、脱氧合金化后,合理控制终点碳、磷及温度,终点成分符合以下要求:C:0.13~0.16%,Si:0.25~0.40%,Mn:1.35~1.50%,P≤0.020%,S≤0.007%,Als:0.020~0.045%,Nb:0.025~0.040%,V:0.020~0.035%,Cr:0.30~0.40%,Ti:0.010~0.025%,余量为Fe以及不可避免的杂质,同时满足碳当量Ceq≤0.48%;
⑶LF精炼和VD真空精炼,为控制气体含量和合金元素含量,采用LF+VD精炼,保证真空度≤66Pa,VD保真空时间≥10分钟,脱气结束后软吹时间≥12分钟,控制好软吹压力以便最大程度的使钢水中的夹杂物上浮;
⑷连铸采用全过程保护浇注,稳定中包液面,过热度控制在10~25℃之间,拉速稳定在1.05m/min,铸成高质量的250mm厚板坯;
⑸对冷却后的坯料进加热炉进行加热,出炉温度控制在1170~1210℃,加热时间9~10min/cm厚度,保证加热温度的均匀性;
⑹钢坯出炉后轧制,粗轧开轧温度1150℃以上,粗轧阶段提高道次压下量,保证有2个道次压下量≥30mm(或至少两个道次压下率≥18%);待温厚度为成品厚度的1.5倍以上;精轧开轧温度以保证终轧温度为准,终轧温度控制在800~860℃之间,以获得均匀而细化的奥氏体晶粒;
⑺轧后控制入水冷温度,保证开冷温度在760~840℃之间,返红温度640~720℃,冷却速率控制在4~15℃/s;
优选的,所述步骤⑵和⑶中,炼钢过程通过120t转炉、LF和VD炉控制磷硫含量,磷控制在180ppm以下,硫控制在60ppm以下,通过VD真空炉控制有害气体含量,满足[H]≤1.5ppm、[O]≤25ppm、[N]≤45ppm;
优选的,所述步骤⑹中,精轧最后三道次小压下量轧制,后三道次累计压下率≤40%,采用双道次轧制;
优选的,所述步骤⑹中连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制,通过高温区的奥氏体再结晶区,细化奥氏体晶粒。通过以上控轧控冷工艺获得铁素体+珠光体+少量贝氏体组织。
以下通过4个实施例和3个对比例进行生产工艺的详细描述。
表1列出实施例1~4的低屈强比Q420GJE结构钢板和对比例1-3的常规Q420GJE钢板化学成分重量百分比(余量为Fe和不可避免的杂质)。
表1实施例1-4以及对比例1-3的化学成分,wt%
低屈强比高强度建筑结构用钢板的主要工艺参数如表2所示。
表2本发明实施例1-4与对比例1-3的工艺过程
将实施例1~4低屈强比建筑结构钢板与对比例1-3常规同类产品进行力学性能检测,其主要性能检测结果如表3所示。实施例2、4的微观组织照片如图1、图2所示。
表3本发明实施例1-4与对比例1-3的力学性能检验结果
由表3可见,本发明钢中屈强比较低,其他指标与对比钢相当。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低屈强比高强度建筑结构用钢板,其特征在于:所述钢板厚度规格为[8,60]mm,钢板化学成分质量百分比为:C:0.13~0.16%,Si:0.25~0.40%,Mn:1.35~1.50%,P≤0.020%,S≤0.007%,Als:0.020~0.045%,Nb:0.025~0.040%,V:0.020~0.035%,Cr:0.30~0.40%,Ti:0.010~0.025%,余量为Fe以及不可避免的杂质,同时满足碳当量Ceq≤0.48%。
2.如权利要求1所述的低屈强比高强度建筑结构用钢板的生产方法,其特征在于:包括如下步骤:
⑴铁水预脱硫,使得入炉铁水S含量≤0.003wt%;
⑵转炉顶底复合吹炼、脱氧合金化后,终点成分符合以下要求:C:0.13~0.16%,Si:0.25~0.40%,Mn:1.35~1.50%,P≤0.020%,S≤0.007%,Als:0.020~0.045%,Nb:0.025~0.040%,V:0.020~0.035%,Cr:0.30~0.40%,Ti:0.010~0.025%,余量为Fe以及不可避免的杂质,同时满足碳当量Ceq≤0.48%;
⑶LF精炼和VD真空精炼,为控制气体含量和合金元素含量,采用LF+VD精炼,保证真空度≤66Pa,VD保真空时间≥10分钟,脱气结束后软吹时间≥12分钟,控制好软吹压力以便最大程度的使钢水中的夹杂物上浮;
⑷连铸采用全过程保护浇注,稳定中包液面,过热度控制在10~25℃之间,拉速稳定在1.05m/min,铸成高质量的250mm厚板坯;
⑸对冷却后的坯料进加热炉进行加热,出炉温度控制在1170~1210℃,加热时间9~10min/cm厚度,保证加热温度的均匀性;
⑹钢坯出炉后轧制,粗轧开轧温度1150℃以上,粗轧阶段提高道次压下量,保证有2个道次压下量≥30mm,或至少两个道次压下率≥18%;待温厚度为成品厚度的1.5倍以上;精轧开轧温度以保证终轧温度为准,终轧温度控制在800~860℃之间,以获得均匀而细化的奥氏体晶粒;
⑺轧后控制入水冷温度,保证开冷温度在760~840℃之间,返红温度640~720℃,冷却速率控制在4~15℃/s。
3.如权利要求2所述的低屈强比高强度建筑结构用钢板的生产方法,其特征在于:所述步骤⑵和⑶中,炼钢过程通过转炉、LF和VD炉控制磷硫含量,磷控制在180ppm以下,硫控制在60ppm以下,通过VD真空炉控制有害气体含量,满足[H]≤1.5ppm、[O]≤25ppm、[N]≤45ppm。
4.如权利要求2所述的低屈强比高强度建筑结构用钢板的生产方法,其特征在于:所述步骤⑹中,精轧最后三道次小压下量轧制,后三道次累计压下率≤40%,采用双道次轧制。
5.如权利要求2所述的低屈强比高强度建筑结构用钢板的生产方法,其特征在于:所述步骤⑹中连铸坯料是在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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