專利名稱：屈服強(qiáng)度≥390MPa高層建筑用鋼及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑用鋼，具體地指屈服強(qiáng)度彡390MPa，厚度規(guī)格為100 120mm的低屈強(qiáng)比高層建筑用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著土地日益緊張，使得高層建筑得以迅猛發(fā)展，對特厚鋼板需求越來越大。由于高層建筑結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，要求采用的鋼板具有高強(qiáng)度，高韌性外，還要求具有低屈強(qiáng)比，抗層狀撕裂等特點(diǎn)。以前高層建筑用鋼板普遍選用345MPa級鋼板，已不能滿足大型建筑工程項(xiàng)目要求，目前已逐步向390MPa及以上級別鋼板發(fā)展。因此，本發(fā)明提供一種390MPa級低屈強(qiáng)比高層建筑用特厚板的制造技術(shù)和生產(chǎn)方法，以滿足高層建筑等大型工程項(xiàng)目的要求。 在本發(fā)明之前，國內(nèi)有關(guān)低屈強(qiáng)比特厚鋼板的報(bào)道較多，且申請了發(fā)明專利。中國專利申請?zhí)枮?00910089346. 2的專利文獻(xiàn)，公開了一種“屈服強(qiáng)度460MPa級低屈強(qiáng)比建筑用特厚鋼板及制造方法”，其鋼板成分重量百分比為C0. 14 O. 18%，SiO. 35 O. 45%，Mnl. 40 I. 50%, NbO. 025 O. 035%, V0. 040 O. 050%, TiO. 010 O. 020%, P < O. 020%, S< O. 008%，其余為Fe ;軋制工藝加熱溫度1220 1250°C，采用奧氏體再結(jié)晶區(qū)和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)兩階段控制軋制。熱處理工藝鋼板加熱到兩相區(qū)800 850°C，保溫時間10 200C，保溫后采用水冷淬火，控制終冷溫度< 100°C;淬火后的鋼板進(jìn)行450 600°C回火處理，最終得到低屈強(qiáng)比高強(qiáng)度建筑用鋼板。其不足處在于鋼板熱處理采用淬火+回火，工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長。中國專利申請?zhí)枮?00910012823. 5的專利文獻(xiàn)，公開了 “一種超厚抗層狀撕裂鋼板制造方法”，其包括冶煉、鑄錠、鍛造、軋制、熱處理，生產(chǎn)厚度為130 400mm的抗層狀撕裂鋼板。其特征是，在鑄錠工序之間設(shè)置有鍛造工序，將鋼錠鍛造成鋼板坯料并進(jìn)行鍛后熱處理。所述鍛造工序始鍛溫度為1225 1250°C，終鍛溫度為850 900°C，壓縮比不小于
3。其不足在于澆注采用模鑄，并進(jìn)行鍛造，比當(dāng)前成熟的板坯連鑄方式成本高。中國專利申請?zhí)枮?00810200100.3的專利文獻(xiàn)，其公開了 “一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比鋼板”,其化學(xué)成分包括C0. 15 O. 20%, Sil. O 2. 0%, Mnl. 8 2. 0%, Al ( O. 036%,V0. 05 O. 1%，P彡O. 01%, S彡O. 005%, CrO. 8 I. 0%，余量為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)。其通過傳統(tǒng)的TMCP軋制工藝獲得一種具有高強(qiáng)度和低屈強(qiáng)比的熱軋鋼板，強(qiáng)度達(dá)1200 1500MPa,同時具有較好的低溫沖擊韌性。其不足在于鋼板設(shè)計(jì)成分含量較高，碳當(dāng)量達(dá)到
0.65以上，對鋼板的焊接性能有不利的影響。中國專利申請?zhí)枮?00710054569. 6的專利文獻(xiàn)，其公開了 “一種大厚度高層建筑結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度鋼及其生產(chǎn)方法，該鋼化學(xué)成分為c :0. 15 O. 18%，Si :0. 20 O. 40%, Mn
1.50 I. 62%, P^O. 015%, S ^ O. 005%, Ni :0. 25 O. 45%, V :0. 075 O. 085%, Nb :0. 040 O. 050%, Al :0. 020 O. 045%, Cr ( O. 30%, Ti ( O. 20%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。該
發(fā)明鋼添加了 Ni、Cr合金，生產(chǎn)工藝采用了電爐冶煉和扁錠模進(jìn)行澆注，增加了生產(chǎn)成本。
中國專利申請?zhí)枮?01010582378. 9的專利文獻(xiàn)，其公開了一種“抗層狀撕裂性能優(yōu)良的抗震建筑用鋼及其生產(chǎn)方法”。其化學(xué)成分組成有C、Si、Mn、P ( O. 015%、S彡O. 005%、Nb、Ti、Als，余為Fe。該發(fā)明采用傳統(tǒng)的控制工藝，鋼板帶狀組織較嚴(yán)重，破壞了厚度方向組織均勻性，不利于鋼板抗層狀撕裂形性能，且產(chǎn)品厚度為IOOmm以下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種屈服強(qiáng)度> 390MPa，抗拉強(qiáng)度彡490MPa，屈強(qiáng)比彡O. 77，_20°C沖擊功彡100J，全厚度方向斷面收縮率Φ%>35%，且厚度規(guī)格在100 120_的高層建筑用鋼及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的措施
一種屈服強(qiáng)度彡390MPa級高層建筑用鋼，其組分及重量百分比含量為C :0. 14 O. 18%, Mn : I. 45 I. 60%, Si :0. 30 O. 50%, Nb :0. 035 O. 050%, V :0. 045 O. 065%, Ti O. 007 O. 017%, P 彡 O. 025%, S 彡 O. 005%, Als 0. 015 O. 050%, Ca 0. 001 O. 005%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)屈服強(qiáng)度彡390MPa級高層建筑用鋼的方法，其步驟
1)經(jīng)KR脫硫后，在轉(zhuǎn)爐采用頂?shù)讖?fù)合吹煉；
2)進(jìn)行LF爐精煉，并控制鋼水中的S彡O.003% ；
3)進(jìn)行RH爐處理，在真空度不超過67Pa下處理時間不低于15分鐘，并控制鋼水中O ^ 15ppm, N^l. 5ppm ；
4)進(jìn)行變性處理，按照2 3米/噸鋼加入硅鈣線；
5)采用氬氣保護(hù)澆注，并控制鋼水過熱度在15 20°C，控制鑄坯壓下量在5 8%，中心偏析Cl. O級以下；
6)對鑄坯加熱，控制均熱段在1150 1250°C下均熱45 60分鐘；
7)進(jìn)行軋制，控制粗軋開軋溫度不超過1100°C，并控制本段每道次壓下率不低于10%，粗軋結(jié)束時鋼板厚度為成品厚度的I. 3 I. 6倍；控制精軋終軋溫度在820 850°C，控制本段每道次壓下率為8 10% ；
8)進(jìn)行層流，在冷卻速度為4 8°C/秒下，冷卻至600 700°C ；
9)進(jìn)行正火，控制正火溫度在870 890°C；
10)進(jìn)行噴霧或少量噴水冷卻，冷卻后溫度控制在600 700°C；
11)待用。本發(fā)明中各元素的作用
C :提供鋼強(qiáng)度最為有效的元素，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)元素。當(dāng)碳含量每增加O. 10%抗拉強(qiáng)度大約提高70MPa，屈服強(qiáng)度大約提高30MPa，同時對降低屈強(qiáng)比有較為顯著的效果；但碳含量過高時將極大損害鋼板的韌性和焊接性能，因此將碳含量控制在O. 14 O. 18%范圍；Mn :在鋼中作為置換原子，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，降低A3溫度，同時能增加鋼的淬透性。由于其細(xì)化珠光體，顯著提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度，在增加強(qiáng)度的同時對鋼板的延展性無影響，普通低合金鋼中利用錳來強(qiáng)化鐵素體和珠光體，提高鋼的強(qiáng)度，一般控制在1% 2%，本發(fā)明考慮到正火熱處理工藝，因此控制在I. 45 I. 60% ；
Si :以固溶強(qiáng)化的方式提高鋼的強(qiáng)度，也是冶煉過程中良好的脫氧劑。但鋼中硅含量過高時，會造成屈強(qiáng)比上升，降低鋼的塑性和韌性，同時易使鋼形成帶狀組織，使橫向性能低于縱向性能，因此本發(fā)明控制在O. 3 O. 5% ；
Nb :在鋼中的作用，最主要為細(xì)化晶粒。鋼中加入O. 005 O. 05%的鈮能顯著提高屈服強(qiáng)度和沖擊韌性，降低其韌脆轉(zhuǎn)變溫度，因此添加O. 035 O. 050%的鈮；
V :在鋼中產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，一方面在控制產(chǎn)生了碳氮化物產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化在在加熱時阻止奧氏體晶粒長大，同時在正火后的重新析出，保證正火后鋼板強(qiáng)度。本發(fā)明中控制在O. 045 O. 065% ；
Ti :強(qiáng)碳氮化物元素，易與0、C、N結(jié)合，形成非常穩(wěn)定的Ti (C、N)，其只有在1000°C以上才緩慢的熔入固溶體中，在鑄坯加熱時，能有效地阻礙奧氏體晶粒長大。但添加較多時，會引起鈦的氮化物粗化，降低低溫韌性，微量的鈦對改善焊接熱影響區(qū)的韌性十分有效。本發(fā)明采用微鈦處理，控制在O. 007 O. 017% ；
Als:作為煉鋼時的脫氧固氮作用，作為有效鋁能提高鋼晶粒粗化溫度，阻止奧氏體晶 粒，但假如過量時，奧氏體晶粒反而容易長大粗化，因此控制在O. 015 O. 050% ；
Ca :通過鈣處理達(dá)到改變硫化物夾雜的形態(tài)，達(dá)到改善夾雜物塑性的目的，從而降低硫化物對鋼塑性和切削性能的危害。因此在硅鈣處理后保證鈣含量在O. 001 O. 005%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，生產(chǎn)出的高層建筑用鋼鋼板的屈服強(qiáng)度在370 490MPa，抗拉強(qiáng)度彡490MPa，屈強(qiáng)比彡O. 77，-20°C沖擊功彡100J，全厚度方向斷面收縮率^ 35%，工藝流程相對較短，厚度在10(Tl20mm的完全滿足高層建筑用鋼的要求。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述
表I為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例性能檢測情況列表；
本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn)
其步驟
1)經(jīng)KR脫硫后，在轉(zhuǎn)爐采用頂?shù)讖?fù)合吹煉；
2)進(jìn)行LF爐精煉，并控制鋼水中的S彡O.003% ；
3)進(jìn)行RH爐處理，在真空度不超過67Pa下處理時間不低于15分鐘，并控制鋼水中O ^ 15ppm, N^l. 5ppm ；
4)進(jìn)行變性處理，按照2 3米/噸鋼加入硅鈣線；
5)采用氬氣保護(hù)澆注，并控制鋼水過熱度在15 20°C，控制鑄坯壓下量在5 8%，中心偏析Cl. O級以下；
6)對鑄坯加熱，控制均熱段在1150 1250°C下均熱45 60分鐘；
7)進(jìn)行軋制，控制粗軋開軋溫度不超過1100°C，并控制本段每道次壓下率不低于10%，粗軋結(jié)束時鋼板厚度為成品厚度的I. 3 I. 6倍；控制精軋終軋溫度在820 850°C，控制本段每道次壓下率為8 10% ；
8)進(jìn)行層流，在冷卻速度為4 8°C/秒下，冷卻至600 700°C ；
9)進(jìn)行正火，控制正火溫度在870 890°C；
10)進(jìn)行噴霧或少量噴水冷卻，冷卻后溫度控制在600 700°C；
11)待用。
實(shí)施例I
成品厚度要求為120mm。本實(shí)施例所采用鋼坯成分及含量(wt%)
權(quán)利要求
1.一種屈服強(qiáng)度彡390MPa級高層建筑用鋼，其組分及重量百分比含量為C :0. 14 O. 18%, Mn :1. 45 I. 60%, Si :0. 30 O. 50%, Nb :0. 035 O. 050%, V :0. 045 O. 065%, Ti O. 007 O. 017%, P 彡 O. 025%, S 彡 O. 005%, Als:O. 015 O. 050%, Ca 0. 001 O. 005%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求I所述的一種屈服強(qiáng)度>390MPa級高層建筑用鋼的方法，其步驟 1)經(jīng)KR脫硫后，在轉(zhuǎn)爐采用頂?shù)讖?fù)合吹煉； 2)進(jìn)行LF爐精煉，并控制鋼水中的S彡O.003% ； 3)進(jìn)行RH爐處理，在真空度不超過67Pa下處理時間不低于15分鐘，并控制鋼水中O ^ 15ppm, N^l. 5ppm ； 4)進(jìn)行變性處理，按照2 3米/噸鋼加入硅鈣線； 5)采用氬氣保護(hù)澆注，并控制鋼水過熱度在15 20°C，控制鑄坯壓下量在5 8%，中心偏析Cl. O級以下； 6)對鑄坯加熱，控制均熱段在1150 1250°C下均熱45 60分鐘； 7)進(jìn)行軋制，控制粗軋開軋溫度不超過1100°C，并控制本段每道次壓下率不低于10%，粗軋結(jié)束時鋼板厚度為成品厚度的I. 3 I. 6倍；控制精軋終軋溫度在820 850°C，控制本段每道次壓下率為8 10% ； 8)進(jìn)行層流，在冷卻速度為4 8°C/秒下，冷卻至600 700°C ； 9)進(jìn)行正火，控制正火溫度在870 890°C； 10)進(jìn)行噴霧或少量噴水冷卻，冷卻后溫度控制在600 700°C； 11)待用。
全文摘要
一種屈服強(qiáng)度≥390MPa級高層建筑用鋼，其組分及wt%為C0.14～0.18%，Mn1.45～1.60%，Si0.30～0.50%，Nb0.035～0.050%，V0.045～0.065%，Ti0.007～0.017%，P≤0.025%，S≤0.005%，Als0.015～0.050%，Ca0.001～0.005%；生產(chǎn)步驟脫硫后頂?shù)讖?fù)吹；LF爐精煉；RH爐處理；加入硅鈣線變性處理；氬氣保護(hù)澆注；對鑄坯加熱；軋制；層流冷卻；正火；噴霧或少量噴水冷卻；待用。本發(fā)明屈服強(qiáng)度在370～490MPa，抗拉強(qiáng)度≥490MPa，屈強(qiáng)比≤0.77，-20℃沖擊功≥100J，全厚度方向斷面收縮率≥35%，工藝流程相對較短，厚度在100~120mm的完全滿足高層建筑用鋼的要求。
文檔編號C21D8/02GK102876970SQ20121035705
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者余宏偉, 王世森, 董漢雄, 卜勇, 童明偉, 王成, 王孝東, 李德發(fā), 洪君, 易勛 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司