CN108676965A - 一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，钢的组成重量百分比为C=0.12%~0.18%，Si=0.25%～0.50%，Mn=1.20%～1.70%，P≤0.025%，S≤0.015%，Al≥0.020%，碳当量0.41~0.45%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：冶炼、LF炉、VD炉、连铸、加热、轧制、冷却。生产的钢其抗拉强度在470~630Mpa，屈服强度在315~455 Mpa，屈强比在0.80以下，延伸率在22%以上，焊接裂纹敏感系数在0.28%以下，零下20℃冲击Akv在47J以上。该高层建筑结构用热轧圆钢具有高强度、良好的屈强比、延伸性能、低温冲击性能、焊接性能、抗震性能等，能够很好的满足各种高层建筑结构用热轧圆钢的抗震、耐火、焊接等性能的使用需求。

Description

一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种高层建筑结构用热轧圆钢(Q345GJC)的生产方法。
技术背景
随着建筑技术的进步尤其是建筑高度的不断刷新，对建筑材料的要求进一步提高，对高层建筑结构用热轧圆钢除了要求具有良好的抗震、耐火等性能外，还要具有良好的焊接性能，具有高强度、较好延伸率的同时还要具有高冲击韧性包括低温冲击韧性。
目前国际上开发有高层建筑结构用钢板Q345GJC，但是尚未有高层建筑结构用圆钢的报导。中国有25mm规格以下光面圆盘钢筋的大量生产，屈服强度为300Mpa级的HPB300；有高层建筑结构用钢板Q345GJC的开发，但未有配套的屈服强度为345Mpa的强度级别的高层建筑用圆钢开发。高层建筑结构用热轧圆钢日益向高强度、高延伸率、高冲击韧性、抗震方向发展。因此我们钢铁企业要根据国内高层建筑结构发展的市场需求，研发高层建筑用圆钢达到世界先进水平。
发明内容
本发明旨在提供一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，其代表钢种Q345GJC最大规格为150mm，最小规格为30mm，热轧抗拉强度在470~630MPa，屈服强度在310～445MPa，延伸率在22%以上，零度冲击AKV在34J以上，能够很好的满足各种高层建筑结构钢的使用需求。
发明的技术方案：
高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，钢的化学组成重量百分比为C=0.12~0.18，Si=0.25～0.50，Mn=1.20～1.70，P≤0.025，S≤0.015，Al≥0.020，碳当量=0.41~0.45，其余为Fe和不可避免的杂质。关键工艺步骤包括：
转炉冶炼：终点控制C≥0.05%、P≤0.020%，高拉补吹后吹次数≯2次；出钢1/4时往钢包中加入合金，采用挡渣出钢；
LF炉冶炼：钢水在LF炉通电时间≥20min，总吹氩时间≥40 min，精炼造白渣脱氧去夹杂；钢水出站前喂Ca线150~300米/炉；
VD炉冶炼：在VD炉总吹氩时间≥40min；抽真空0.5tor以下，保真空时间≥15min，破空后软吹氩时间≥15min；钢水出站每浇次定氢不少于1炉，按目标值[H]≤2.0ppm控制；钢水出站上连铸台温度按中包过热度目标值连浇炉≤35℃，开浇炉≤40℃控制；中包钢水过热度开浇炉≤40℃，连浇炉≤35℃；中包典拉过热度20-30℃；
连铸：采用全程保护浇铸，中包过热度目标值15℃～25℃；
加热：铸坯加热温度1180～1220℃之间，均热时间90min~240min；
轧制：55~150mm规格棒二线：采用两阶段轧制，第一阶段开坯轧制，采用适量的小压下量道次，第二阶段连轧机组轧出成品，终轧温度980～1020℃；
冷却：轧后直接冷床冷却，冷却温度到400～500℃时入缓冷坑保温不低于24h；20~55mm规格棒一线：粗轧采用6架平辊机组轧制，根据不同规格后续采用最多12架次的连轧机组轧制成成品圆钢；终轧温度1020~1080℃；出终轧机组后进入分段剪切后，之后进入冷床冷却。
所述的连铸工艺中，铸坯尺寸包括150 mm×150mm×12m，240 mm×240 mm×6 m, 300mm×430 mm×6m。
所述的加热工艺中，均热时间为：150mm×150mm方坯加热时间≥90min，240mm×240mm方坯加热时间≥120min，300mm×430mm方坯加热时间≥240min。
发明原理：
本发明通过采用低碳高锰成分设计，LF精炼，VD炉真空脱气、轧后缓冷等一系列冶炼和轧制新技术，成功开发了铁素体+珠光体组织的高强度、良好延伸性能、良好的屈强比和低温冲击性能、焊接性能，其代表钢种其代表钢种Q345GJC热轧抗拉强度在470~630MPa，屈服强度在310~445MPa，断面收缩率在22%以上，零度冲击AKV在34J以上，能够很好的满足各种高层建筑结构钢的使用需求。
本发明化学成分设计对其强度和延伸性能、低温冲击性能、焊接性能、抗震性能、强屈比性能等重点考虑，组织设计则是铁素体+珠光体组织。
采用低碳高锰的成分设计。C含量的提高虽然能够提高强度和降低Ar3温度，但恶化钢的延伸性能，因此最终碳含量控制在0.24~0.27%；锰是弱碳化物形成元素，它可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益，因此，在成分设计时，锰设计下限1.45%，但当含量超过1.70%时，中心偏析加重，造成延伸性能降低。
为了确保高强度、高韧性，钢水必须具有较高的纯净度。P、S为有害杂质元素，通过控制转炉出钢时[P]≤0.020%，并通过LF精炼工艺，白渣保持时间≥15min，使终点磷含量≤0.025%，硫含量≤0.015%，并降低钢水中其他杂质。
本发明在成分设计上以提高圆钢的强韧性及低温冲击性能、焊接性能、抗震性能，再通过适当的冷却速率和缓冷坑缓冷，从而在增加圆钢强度的同时保证其韧性。
采用低碳高锰的成分设计满足高强度和良好韧性的同时应具有低碳当量和低Pcm值。
本发明的有益效果：自创低碳高锰、LF精炼技术、VD炉真空脱气，严格控制P、S含量和钢水的纯净度，成功开发了铁素体+珠光体组织的高层建筑结构用热轧圆钢Q345GJC；利用钢厂现有设备和工艺条件，既不增加投资和生产成本，又提高了生产效率，节能减耗；产品组织为铁素体+珠光体组织，具有高强度、良好的屈强比、延伸性能、低温冲击性能、焊接性能、抗震性能等，能够很好的满足各种高层建筑结构用热轧圆钢的抗震、耐火、焊接等性能的使用需求。
附图说明
附图1为本发明实施例的代表钢种Q345GJC的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明：
实施例1
一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，钢的组成重量百分比为：C=0.16，Si=0.37，Mn=1.52，P=0.015，S=0.002， Al=0.029， CEV=0.43，其余为Fe和不可避免的杂质。关键工艺步骤包括：
转炉冶炼：终点C：0.08%，P ：0.013%；高拉补吹后吹次数1次；出钢1/4时往钢包中加入合金；
LF炉：钢水在LF炉通电时间28min，总吹氩时间52 min；钢水出站前喂Ca线180米。
VD炉：在VD炉总吹氩时间50分钟；保真空时间15min，破空后软吹氩时间18min；定[H] 1.2ppm；
连铸：过热度20℃～21℃，拉速0.65m/min，铸坯尺寸： 300*340*mm*6m；
加热：铸坯加热温度1180～1200℃之间，在炉时间270min；
轧制：采用两阶段轧制，第一阶开坯轧制，第二阶段连轧机组轧出成品，终轧温度控制在1010℃；
冷却：轧后直接冷床冷却，直至冷却温度到400～500℃之间时入缓冷坑保温，保温时间27h。
圆钢力学性能见表1所示。
实施例2
一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，钢的组成重量百分比为C=0.17，Si=0.37，Mn=1.55，P=0.021，S=0.002， Al=0.029， CEV=0.44，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
转炉冶炼：终点C：0.10%，P ：0.017%；高拉补吹后吹次数1次，出钢1/4时往钢包中加入合金；
LF炉：钢水在LF炉通电时间28min，总吹氩时间68min；钢水出站前喂Ca线200米。
连铸：过热度30℃～33℃，拉速0.70~080m/min，铸坯尺寸：240*240*mm*6m；
加热：铸坯加热温度1180～1200℃之间，在炉时间150min；
轧制：采用两阶段轧制，第一阶开坯轧制，第二阶段连轧机组轧出成品，终轧温度控制在1020℃；
冷却：轧后直接冷床冷却，直至冷却温度到400～500℃之间时入缓冷坑保温，保温时间28h。
圆钢力学性能见表1所示。
实例3：
一种高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，钢的组成重量百分比为C=0.17，Si=0.40，Mn=1.49，P=0.019，S=0.004， Al=0.032， CEV=0.43，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
转炉冶炼：终点C：0.09%，P ：0.017%；高拉补吹后吹次数1次，出钢1/4时往钢包中加入合金；
LF炉：钢水在LF炉通电时间22min，总吹氩时间47min；钢水出站前喂Ca线200米。
连铸：过热度27℃～31℃，拉速1.60~1.70m/min，铸坯尺寸：150*150*mm*12m；
加热：铸坯加热温度1020～1100℃之间，在炉时间120min；
轧制：1010℃开轧，经粗中轧、连轧机组后，终轧温度控制在1040℃；
冷却：轧后直接冷床冷却，直至冷却温度到300～400℃时定尺剪剪切，剪切完成后打捆包装入库，在库房内自然冷却。
圆钢力学性能见表1所示。
表1 实施例中圆钢的力学性能
从表1测试结果可见，采用本发明的方法生产的高层建筑结构用热轧圆钢，当规格为100mm、80mm、40mm时，屈服强度分别为381Mpa、364 Mpa、372 Mpa，抗拉强度分别为576Mpa、549Mpa、588 Mpa，延伸分别为32.5%、30.5%、33.5%，屈强比分别为0.66、0.66、0.63，零下20℃冲击Akv在86~123J；焊接裂纹敏感系数为25.5、26.8、26.3；该高层建筑结构用热轧圆钢具有高强度、良好的屈强比、延伸性能、低温冲击性能、焊接性能、抗震性能等，能够很好的满足各种高层建筑结构用热轧圆钢的抗震、耐火、焊接等性能的使用需求。

Claims (3)

1.高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，其特征在于：钢的化学组成重量百分比为C=0.12~0.18，Si=0.25～0.50，Mn=1.20～1.70，P≤0.025，S≤0.015，Al≥0.020，碳当量=0.41~0.45，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
转炉冶炼：终点控制C≥0.05%、P≤0.020%，高拉补吹后吹次数≯2次；出钢1/4时往钢包中加入合金，采用挡渣出钢；
LF炉冶炼：钢水在LF炉通电时间≥20min，总吹氩时间≥40 min，精炼造白渣脱氧去夹杂；钢水出站前喂Ca线150~300米/炉；
VD炉冶炼：在VD炉总吹氩时间≥40min；抽真空0.5tor以下，保真空时间≥15min，破空后软吹氩时间≥15min；钢水出站每浇次定氢不少于1炉，按目标值[H]≤2.0ppm控制；钢水出站上连铸台温度按中包过热度目标值连浇炉≤35℃，开浇炉≤40℃控制；中包钢水过热度开浇炉≤40℃，连浇炉≤35℃；中包典拉过热度20-30℃；
连铸：采用全程保护浇铸，中包过热度目标值15℃～25℃；
加热：铸坯加热温度1180～1220℃之间，均热时间90min~240min；
轧制：55~150mm规格棒二线：采用两阶段轧制，第一阶段开坯轧制，采用适量的小压下量道次，第二阶段连轧机组轧出成品，终轧温度980～1020℃；
冷却：轧后直接冷床冷却，冷却温度到400～500℃时入缓冷坑保温不低于24h；20~55mm规格棒一线：粗轧采用6架平辊机组轧制，根据不同规格后续采用最多12架次的连轧机组轧制成成品圆钢；终轧温度1020~1080℃；出终轧机组后进入分段剪切后，之后进入冷床冷却。
2.根据权利要求1所述的高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，其特征在于：所述的连铸工艺中，铸坯尺寸包括150 mm×150mm×12m、240 mm×240 mm×6 m、300 mm×430 mm×6m。
3.根据权利要求1所述的高层建筑结构用热轧圆钢的生产方法，其特征在于：所述的加热工艺中，方坯均热时间为：150mm×150mm方坯加热时间≥90min，240mm×240mm方坯加热时间≥120min，300mm×430mm方坯加热时间≥240min。
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