CN102400053A

CN102400053A - 屈服强度460MPa级建筑结构用钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102400053A
Application number: CN2010102766106A
Authority: CN
Inventors: 张涛; 侯华兴; 郝森; 敖列哥; 刘明; 杨颖�; 张哲�; 苏红英
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: CN102400053B

Abstract

本发明公开一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板及其制造方法，钢板化学成分的重量百分比为：C0.05％～0.10％、Si0.2％～0.3％、Mn1.40％～1.60％、Nb0.025％～0.060％、Ti0.015％～0.030％、Als0.015％～0.045％，还含有Cr0.2％～0.4％、Mo0.10％～0.30％、B0.0010％～0.0020％中的一种，余量为Fe及不可避免的杂质，杂质元素控制在P≤0.015％，S≤0.005％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0020％。制造方法为钢坯加热温度1180～1220℃，第一阶段开轧温度1040～1080℃，终轧温度950～1000℃，第二阶段轧制开始温度920～870℃；终轧温度控制在800～850℃，第二阶段再结晶区轧制积累变形量大于60％；热轧后要经过大于15秒时间的待温，然后水冷，水冷开始温度680～750℃，冷速5～9℃/S，返红温度450～620℃。化学成分简单，碳当量小于0.40，屈强比小于0.80，生产工艺简单。

Description

屈服强度460MPa级建筑结构用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种460MPa级别高性能建筑结构用钢板及其制造方法，属于金属材料领域。

背景技术

近年来，随着我国钢铁产量的稳步增长以及钢结构应用技术研究的深入，钢结构在建设领域得到了广泛应用；对高强度、高性能建筑结构用钢的需求越来越高。

460MPa是目前国内使用的建筑用钢板的最高强度级别，使用460MPa级别建筑用钢可以比现在普遍采用的345MPa级别节约钢材用量10％～20％，市场前景广阔。近年来，我国已经开始在鸟巢等重点工程中批量使用460MPa建筑用钢，取得良好的效果。

国内该级别的建筑用钢生产一般采用低碳配合Nb、V、Ti微合金化的成分设计，控轧后进行正火处理，或热轧后在两相区淬火再进行回火处理的生产方法。

首钢总公司申请的公开号为CN101613828的发明专利“一种屈服强度460MPa级低屈强比建筑用特厚钢板及制造方法”，钢板成分重量百分比为：C0.14％～0.18％，Si 0.35％-0.45％，Mn 1.40％～1.50％，Nb 0.025％～0.035％，V0.040％～0.050％，Ti 0.010％～0.020％，其余为铁Fe。轧制工艺：采用两阶段控制轧制后得到≥80mm厚钢板。热处理工艺：两相区淬火，淬火后的钢板进行回火处理，最终获得低屈强比高强度建筑用钢板。该方法适用于≥80mm厚钢板，而实际生产中大量使用的是80mm以下的钢板，且该方法碳当量较高，对焊接性能不利，另外生产工艺复杂，须两相区淬火和回火，成本较高。

东北大学申请的公开号为CN1537968的发明专利“一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法”。主要化学成分：C、Si、Mn、Nb、Ti、Als和Fe组配，其重量百分配比为：C 0.13％～0.20％，Si 0.2％～0.5％，Mn 1.30％～1.70％，Nb 0.01％～0.02％，Ti 0.005％～0.01％，Als 0.005％～0.015％，其余为Fe；分两阶段轧制，轧后进行快速冷却，得到多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织，微合金化元素的用量和成本较低，但该工艺实施例屈强比皆大于0.8，而低屈强比是建筑用钢的重要指标；实施例轧后冷速10～18℃/s，由于从高温快速冷却必然会形成很大的残余应力，且焊后热影响区强度会下降较大。

日本JFE公司申请的公开号为JP2005068478A的发明专利“高强度高韧性低屈强比超大线能量焊接用厚钢板及其生产方法”，涉及化学成分：C0.03％～0.15％，Si 0.05％～0.5％，Mn 0.5％～3.0％，Cu＜1.5％，Ni＜2.0％，B0.0005％～0.003％，Al 0.005％～0.01％，热轧后，采用700～750℃两相区淬火，淬火后的钢板进行400～550℃回火处理，钢板屈服强度大于440MPa抗拉强度大于570MPa，可进行400KJ/cm超大能量焊接，该专利成分和生产工艺复杂，成本较高。

由以上对比专利可知，目前460MPa级别建筑用钢板的生产存在以下不足：

①普遍采用采用热轧后正火或两相区淬火加回火处理，生产工艺复杂，成本较高；

②碳当量较高，焊接困难；

③控冷后屈强比大于0.80。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板及其制造方法，其化学成分简单，碳当量小于0.40，易于焊接；生产工艺简单，通过优化控轧控冷工艺使钢板的屈强比小于0.80；不需使用正火或二相区淬火等热处理工艺，性能完全满足国家标准的相关要求。

本发明钢化学成分以低C低Nb复合添加Mo或Cr、B之一为基本特征，在本发明中，其化学成分范围(Wt％)为：C0.05％～0.10％、Si0.2％～～0.3％、Mn1.40％～1.60％、Nb0.025％～0.060％、Cr0.2～0.4％、Mo0.10～0.30％、B0.0010～0.0020％、Ti0.015％～0.030％、Als0.015％～0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质。钢中的杂质元素控制在P≤0.015％，S≤0.005％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0020％。为了保证钢的强度和一定的铁素体、珠光体含量需要0.05％以上的C含量，同时为了保证钢的焊接性能和低温韧性，C的含量不宜超过0.10％，Si、Mn的主要作用是固溶强化和脱氧，过多时会使强度过高，同时影响韧性；Nb和Ti主要作用是延迟再结晶温度同时抑制加热时晶粒长大，还有固溶和析出强化的作用。Cr或Mo、B主要作用是提高钢的淬透性，形成一定量的贝氏体组织，保证屈服强度在460MPa以上。

本发明钢的具体生产工艺特征如下：

生产工艺流程：炼钢-精炼-铸造-钢坯加热-二阶段控制轧制-控制冷却-(回火)-成品。

冶炼工艺特征：进行铁水预处理，采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行精炼处理，并进行微合金化，控制钢中杂质含量在上述成分范围；本专利的特征在于如果要添加B，精炼时要控制钢水[N]≤0.0040％，[O]≤0.0020％从而使有效B含量在0.0010％～0.0020％；加Ti微合金化，连铸采用电磁搅拌，减少元素偏析。

轧制工艺特征：轧前加热温度1180～1220℃，控制加热时间为根据钢板厚度60～110秒/厘米；采用两阶段控轧，目的在于充分细化相变前的组织，第一阶段开轧温度1040～1080℃，终轧温度950～1000℃，第二阶段轧制开始温度控制在920～870℃；终轧温度控制在800～850℃，第二阶段再结晶区轧制积累变形量大于60％；轧后水冷，水冷开始温度680～750℃，冷速5～9℃/S，返红温度450～620℃；本发明的特点是热轧后要经过大于15秒时间的待温，然后水冷，以生成铁素体、珠光体和贝氏体混合组织，保证钢的屈强比在0.80以下，同时可以控制钢的屈服强度在国标规定的范围内。

热处理工艺特征：为了获得最佳效果，本发明的特征在于可以对热轧后的钢板进行500～650℃回火处理，最佳回火温度在550～630℃。通过回火过程，可以调整钢的强度，同时改善钢的韧性和塑性。

按上述技术方案生产的低屈强比建筑结构用钢板具有以下有益效果：

①屈服强度大于460N/mm²；

②屈强比小于0.80；

③生产工艺简单，控轧后以5～9℃/s冷却；如配合回火可获得更好的性能；

④化学成分简单，碳当量小于0.40。

具体实施方式

根据本发明的化学成分及生产工艺，冶炼本发明的钢种实际化学成分如表1，本发明钢实例的实际轧制工艺参数如表2，本发明实物性能检验结果如表3、表4。

表1、本发明钢种的冶炼成分实例，Wt％

表2、本发明钢实例的实际工艺参数

表3本发明钢实施例的热轧态力学性能

表4本发明钢利用1-1试板实施例回火实验性能

Claims

1.一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板，其特征在于钢板化学成分的重量百分比为：C0.05％～0.10％、Si0.2％～0.3％、Mn1.40％～1.60％、Nb0.025％～0.060％、Ti0.015％～0.030％、Als0.015％～0.045％，还含有Cr0.2％～0.4％、Mo0.10％～0.30％、B0.0010％～0.0020％中的一种，余量为Fe及不可避免的杂质，钢中的杂质元素控制在P≤0.015％，S≤0.005％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0020％。

2.根据权利要求1所述的一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板，其特征在于所述的Nb0.045％～0.055％、Ti0.022％～0.026％。

3.一种用于权利要求1或2任一项所述的屈服强度460MPa级建筑结构用钢板的制造方法，主要包括冶炼、连铸及钢坯轧制，其特征在于：钢坯轧前加热温度1180～1220℃，第一阶段开轧温度1040～1080℃，终轧温度950～1000℃；第二阶段轧制开始温度控制在920～870℃，终轧温度控制在800～850℃，第二阶段再结晶区轧制积累变形量大于60％，热轧后要经过大于15秒时间的待温，然后水冷，水冷开始温度680～750℃，冷速5～9℃/S，返红温度450～620℃。

4.根据权利要求3所述的一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板的制造方法，其特征在于根据钢板厚度60～110秒/厘米控制钢坯加热时间。

5.根据权利要求3或4所述的一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板的制造方法，其特征在于对热轧后的钢板进行500～650℃回火处理。

6.根据权利要求5所述的一种屈服强度460MPa级建筑结构用钢板的制造方法，其特征在于回火温度控制在550～630℃。