一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板及其生产方法

摘要

本发明公开了一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板及其生产方法，属于建筑用钢技术领域。钢板的化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.17％、Si:0.30～0.40％、Mn：1.45～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.03～0.04％、V：0.03～0.04％、Ti：0.01～0.02％、Als：0.020～0.040％，其余为Fe和杂质。生产方法包括以下步骤：步骤一冶炼，步骤二连铸，步骤三加热，步骤四轧制和冷却，步骤五精整和探伤，缩短了生产周期，降低了成本，成品钢板具有良好的性能，可应用于高层、超高层、厂矿、塔架、大跨度以及大型结构工程建设等领域。

权利要求

1.一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板的生产方法，其特征在于，低屈强比Q390GJ建筑用钢板，屈服强度≥390MPa，屈强比小于0.79，0℃纵向冲击功大于34J，其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.17％、Si:0.30～0.40％、Mn：1.45～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.03～0.04％、V：0.03～0.04％、Ti：0.01～0.02％、Als：0.020～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；

所述方法包括以下步骤：

步骤一 冶炼：

采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，转炉底吹采用全程吹氩模式，LF钢包精炼炉进一步脱氧、脱硫、去除夹杂、调整成分及温度，按照前期强、中期较强、后期弱的原则制定吹氩曲线，RH工序采用循环深脱气工艺，最终得到钢水的重量百分比为C：0.15～

0.17％、Si:0.30～0.40％、Mn：1.45～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.03～0.04％、V：0.03～0.04％、Ti：0.01～0.02％、Als：0.020～0.040％，其余为Fe和杂质；

步骤二 连铸：

步骤三 加热；

在加热炉中对钢板坯加热，加热温度控制在1180℃—1220℃，加热时间控制在200-

240min；

步骤四 轧制和冷却：

轧制采用两阶段控制轧制,即奥氏体再结晶区控制轧制及奥氏体非再结晶区控制轧制，粗轧时开轧温度为1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25％以上，精轧时严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≤920℃，开轧厚度为1.3-3.0倍成品厚度，至少有两道压下率>20％以上，末道次压下率>10％，终轧温度850-860℃，轧后钢板采用控制冷却，终冷温度660-680℃，得到晶粒细小且均匀的铁素体+珠光体组织；

步骤五 精整和探伤。

2.如权利要求1所述的低屈强比Q390GJ建筑用钢板的生产方法，其特征在于，所述方法中步骤二具体为：连铸机为直弧形连铸机，采用凝固末端动态轻压下、电磁搅拌以及优化的动态二冷技术，通过恒温、恒拉速工艺，最终生产出250mm或300mm厚优质连铸板坯。

3.如权利要求1所述的低屈强比Q390GJ建筑用钢板的生产方法，其特征在于，所述方法中步骤五具体为：热轧钢板冷却后全部进行在线探伤，探伤后钢板保持干燥，对于不能在线探伤的钢板进行下线探伤，按照探伤标准JB/T4730.3的规定进行并判定，合格级别为Ⅰ级。

说明书

一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明具体涉及一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板及其生产方法，属于建筑用钢技术领域。

背景技术

[0002] 钢结构建筑具有优越抗震性、绿色环保、施工快捷方便、空间利用率高、设计造型别致新颖等诸多优势，现已成为国际上建筑结构的发展方向。建筑用钢板主要应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、火车站、会展中心、钢结构厂房以及输变电高塔等受力复杂、可靠性要求较高的大型建筑工程，要求钢板就有低屈强比，良好的韧性和塑性，窄屈服点波动范围和较小的厚度效应，抗层状撕裂能力(厚度方向性能)，良好的焊接性能，优良的延伸性能和低周疲劳特性，具有一定的耐火性能。

[0003] 目前国内同级别建筑用钢专利及文献有：

[0004] 中国专利CN102876970A公开了“屈服强度≥390MPa高层建筑用钢及生产方法”，成分质量百分比为：C 0.14～0.18、Si 0.3～0.5、0.6、Mn 1.45～1.6、Nb 0.035～0.050、V0.045～0.065、Ti 0.007～0.017、，Al 0.015～0.050、Ca0.001～0.005、P＜0.025、S＜0.005、其余为Fe和不可避免杂质。采用铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH处理、连铸、加热、轧制、层流冷却、正火、少量喷水冷却的方法生产出屈服强度370-490MPa，抗拉强度≥
490MPa，屈强比≤0.77，-20℃低温冲击功≥100J，断面收缩率≥35％的建筑用厚钢板。

[0005] 中国专利CN102330020A公开了“屈服强度345-390MPa高韧性钢板的制造方法”，化学成分重量百分比为：C：0.08～0.20％、Si：0.03～0.55％、Mn：0.8～1.70％、P≤0.015％、S≤0.010％、V：0.015～0.05％、Nb：0.01～0.07％、Ti：0.005～0.05％、N：0.003～0.012％，其余为Fe及不可避免的杂质。采用铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、加热、控制轧制控制冷却、正火、喷水冷却的方法生产出屈服强度345-390MPa高韧性钢板，可广泛用于桥梁用钢、建筑用钢、船体用钢。

[0006] 文献“120mm大厚度Q390GJC-Z35高层建筑用钢的研制”论述了南阳汉冶特钢大厚度Q390GJ的试制，化学成分为C：0.15～0.18％，Si：0.3～0.45％，Mn：1.45～1.55％，P≤0.015％，S≤0.003％，Nb+V+Ti≤0.22，Als：0.03～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD处理、模铸、加热、控制轧制控制冷却、正火、喷水冷却的方法生产出Q390GJC建筑用厚钢板。

[0007] 以上技术方案的共同不足之处在于，以上专利均需要经过正火和水冷处理，对生产装备提出了要求，增加了生产周期，提高了成本，而且均针对100mm以上特厚规格的钢板，对于一般建筑用钢板并不适用。

发明内容

[0008] 因此，本发明目的是提供一种低屈强比，具有良好的塑性和韧性、以及优良抗层状撕裂性能，且生产成本较低，不受生产装备限制，加工周期短，规格可控的低屈强比Q390GJ建筑用钢板，屈服强度≥390MPa，屈强比小于0.79，0℃纵向冲击功大于34J，其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.17％、Si:0.30～0.40％、Mn：1.45～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.03～0.04％、V：0.03～0.04％、Ti：0.01～0.02％、Als：0.020～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

[0009] 本发明还提供了上述低屈强比Q390GJ建筑用钢板的加工方法，所述方法包括以下步骤：

[0010] 步骤一冶炼：

[0011] 采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，转炉底吹采用全程吹氩模式，终点一次命中，以减少因补吹导致钢水增氮。LF钢包精炼炉进一步脱氧、脱硫、去除夹杂、调整成分及温度，要严格控制吹氩强度，按照前期强、中期较强、后期弱的原则制定吹氩曲线，在保证脱氧、深脱硫、合金化的同时，减少精炼过程的二次氧化和增氮。RH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响，最终得到钢水的重量百分比为C：0.15～0.17％、Si:0.30～0.40％、Mn：1.45～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.03～0.04％、V：0.03～0.04％、Ti：0.01～
0.02％、Als：0.020～0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0012] 步骤二连铸：

[0013] 步骤三加热；

[0014] 在加热炉中对钢板坯加热，充分保证钢板坯加热温度和均热时间。加热温度控制在1180℃—1220℃，加热时间控制在200-240min，保证合金元素的充分固溶，钢板坯温度均匀。

[0015] 步骤四轧制和冷却：

[0016] 轧制采用两阶段控制轧制,即奥氏体再结晶区控制轧制(通常称粗轧阶段)和奥氏体非再结晶区控制轧制(通常称精轧阶段)。粗轧时加大道次变形量，开轧温度为1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25％以上，精轧时严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≤920℃，开轧厚度为1.3-3.0倍成品厚度，至少有两道压下率>20％以上，末道次压下率>10％。终轧温度850-860℃，轧后钢板采用控制冷却，终冷温度660-680℃，得到晶粒细小且均匀的铁素体+珠光体组织。

[0017] 步骤五精整和探伤。

[0018] 进一步的，步骤二具体为：

[0019] 连铸机为直弧形连铸机，采用凝固末端动态轻压下、电磁搅拌以及优化的动态二冷技术，通过恒温、恒拉速工艺，减轻连铸坯中心偏析、中心疏松、裂纹、振痕等缺陷，最终生产出250mm、300mm厚优质连铸板坯。

[0020] 进一步的，步骤五具体为：

[0021] 热轧钢板冷却后全部进行在线探伤，探伤后钢板保持干燥，对于不能在线探伤的钢板进行下线探伤，按照探伤标准JB/T4730.3的规定进行并判定，合格级别为Ⅰ级。

[0022] 本发明的有益效果在于：本发明的一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板，通过合理的化学成分设计，使得成品钢板获得更好的力学性能，本发明的生产方法，直接采用正火轧制，无需离线正火热处理，缩短了生产周期，同时也降低了生产成本，成品钢板具有良好的塑性和韧性、以及优良抗层状撕裂性能，可应用于高层、超高层、厂矿、塔架、大跨度以及大型结构工程建设等领域。

附图说明

[0023] 图1为本发明一种低屈强比Q390GJ建筑用钢板的生产方法的流程图；

[0024] 图2为实施例2钢板1/4厚度处的成品金相组织图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

[0026] 本发明的低屈强比Q390GJ建筑用钢板，屈服强度≥390MPa，屈强比小于0.79，0℃纵向冲击功大于34J，化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.17％、Si:0.30～0.40％、Mn：1.45～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.03～0.04％、V：0.03～0.04％、Ti：0.01～
0.02％、Als：0.020～0.040％，其余为Fe和杂质。钢板加工方法的流程如图1所示。

[0027] 实施例1

[0028] 原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼，RH真空处理及连铸工艺得到表1所示化学成分重量百分比的250mm厚板坯。板坯加热温度1200℃，加热时间220min，第一阶段开轧温度1180℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在25％以上，当轧件厚度为75mm时，在辊道上待温至910℃，随后进行第二阶段轧制，终轧温度为850℃，成品钢板厚度为25mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，以5℃/s的速度冷却至680℃，热矫后冷床冷却。之后进行在线探伤和精整处理，最后即可得到钢板成品。

[0029] 实施例2

[0030] 实施方式同实施例1，其中加热温度为1200℃，加热时间213min，第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，第二阶段轧制的开轧温度为900℃，轧件厚度为125mm，终轧温度为854℃，成品钢板厚度为50mm。钢板冷却速度为8℃/s，终冷温度为670℃。热矫后冷床冷却。之后进行探伤和精整处理，最后即可得到钢板成品。实施例2钢板1/4厚度处的金相组织图如图2所示，金相组织为晶粒细小且均匀的铁素体+珠光体组织。

[0031] 实施例3

[0032] 实施方式同实施例1，其中加热温度为1200℃，加热时间230min，第一阶段轧制的开轧温度为1185℃，第二阶段轧制的开轧温度为890℃，轧件厚度为120mm，终轧温度为860℃，成品钢板厚度为60mm。钢板冷却速度为8℃/s，终冷温度为660℃。热矫后冷床冷却。之后进行探伤和精整处理，最后即可得到钢板成品。

[0033] 实施例1～3的化学成分(wt％)如表1所示。

[0034] 表1

[0035]实施例 C Si Mn P S Nb V Ti Als
1 0.15 0.30 1.45 0.006 0.003 0.030 0.030 0.010 0.020
2 0.16 0.35 1.50 0.008 0.005 0.035 0.035 0.015 0.030
3 0.17 0.40 1.55 0.012 0.007 0.040 0.040 0.020 0.040

[0036] 对实施例1～3的钢板进行常规力学性能、Z向拉伸性能、冲击性能检验，结果见表2。

[0037] 表2

[0038]

[0039] 从表2可看出，本发明钢板常温拉伸性能完全符合本级别高层建筑钢板使用要求，并具有较大的富余量，0℃纵向冲击功远大于标准要求的34J，Z向拉伸断面收缩率在37％以上，完全满足Z35钢板级别，说明本发明厚钢板具有良好的抗层状撕裂能力。钢板屈强比小于0.79，远小于标准要求的0.85，表明钢板具有优异的抗震能力，钢板探伤Ⅰ级合格，总之，本发明钢板具有优异的综合机械性能。可应用于高层、超高层、厂矿、塔架、大跨度以及大型结构工程等。

[0040] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。