專利名稱：屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種460MI^級(jí)別高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼板及其制造方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的穩(wěn)步增長(zhǎng)以及鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)研究的深入，鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；對(duì)高強(qiáng)度、高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼的需求越來越高。460MPa是目前國(guó)內(nèi)使用的建筑用鋼板的最高強(qiáng)度級(jí)別，使用460MPa級(jí)別建筑用鋼可以比現(xiàn)在普遍采用的345MI^級(jí)別節(jié)約鋼材用量10% 20%，市場(chǎng)前景廣闊。近年來， 我國(guó)已經(jīng)開始在鳥巢等重點(diǎn)工程中批量使用460MPa建筑用鋼，取得良好的效果。國(guó)內(nèi)該級(jí)別的建筑用鋼生產(chǎn)一般采用低碳配合Nb、V、Ti微合金化的成分設(shè)計(jì)，控軋后進(jìn)行正火處理，或熱軋后在兩相區(qū)淬火再進(jìn)行回火處理的生產(chǎn)方法。首鋼總公司申請(qǐng)的公開號(hào)為CN101613828的發(fā)明專利“一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)低屈強(qiáng)比建筑用特厚鋼板及制造方法”，鋼板成分重量百分比為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 %，其余為鐵!^e。軋制工藝采用兩階段控制軋制后得到> 80mm厚鋼板。 熱處理工藝兩相區(qū)淬火，淬火后的鋼板進(jìn)行回火處理，最終獲得低屈強(qiáng)比高強(qiáng)度建筑用鋼板。該方法適用于> 80mm厚鋼板，而實(shí)際生產(chǎn)中大量使用的是80mm以下的鋼板，且該方法碳當(dāng)量較高，對(duì)焊接性能不利，另外生產(chǎn)工藝復(fù)雜，須兩相區(qū)淬火和回火，成本較高。東北大學(xué)申請(qǐng)的公開號(hào)為CN1537968的發(fā)明專利“一種屈服強(qiáng)度460MI^級(jí)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板材的制造方法”。主要化學(xué)成分c、Si、Mn、Nb、Ti、Als和!^e組配，其重量百分配比為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%，其余為Fe ；分兩階段軋制，軋后進(jìn)行快速冷卻，得到多邊形鐵素體、珠光體、針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體的復(fù)相組織，微合金化元素的用量和成本較低，但該工藝實(shí)施例屈強(qiáng)比皆大于0. 8，而低屈強(qiáng)比是建筑用鋼的重要指標(biāo)；實(shí)施例軋后冷速10 18°C /s，由于從高溫快速冷卻必然會(huì)形成很大的殘余應(yīng)力，且焊后熱影響區(qū)強(qiáng)度會(huì)下降較大。日本JFE公司申請(qǐng)的公開號(hào)為JP2005068478A的發(fā)明專利“高強(qiáng)度高韌性低屈強(qiáng)比超大線能量焊接用厚鋼板及其生產(chǎn)方法”，涉及化學(xué)成分CO. 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%，熱軋后，采用700 750°C兩相區(qū)淬火，淬火后的鋼板進(jìn)行400 550°C 回火處理，鋼板屈服強(qiáng)度大于440MPa抗拉強(qiáng)度大于570MPa，可進(jìn)行400KJ/cm超大能量焊接，該專利成分和生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高。由以上對(duì)比專利可知，目前460MPa級(jí)別建筑用鋼板的生產(chǎn)存在以下不足①普遍采用采用熱軋后正火或兩相區(qū)淬火加回火處理，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較尚；
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②碳當(dāng)量較高，焊接困難；③控冷后屈強(qiáng)比大于0.80。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板及其制造方法，其化學(xué)成分簡(jiǎn)單，碳當(dāng)量小于0. 40，易于焊接；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單， 通過優(yōu)化控軋控冷工藝使鋼板的屈強(qiáng)比小于0. 80 ；不需使用正火或二相區(qū)淬火等熱處理工藝，性能完全滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。本發(fā)明鋼化學(xué)成分以低C低Nb復(fù)合添加Mo或Cr、B之一為基本特征，在本發(fā)明中，其化學(xué)成分范圍(Wt% )為C0.05% 0. 10%, SiO. 2% 0. 3%、Mnl. 40% 1. 60%, NbO. 025% 0. 060%, CrO. 2 0. 4%, MoO. 10 0. 30%, B0. 0010 0. 0020%, TiO. 015% 0. 030%, AlsO. 015% 0. 045%，余量為！^e及不可避免的雜質(zhì)。鋼中的雜質(zhì)元素控制在 P 彡 0. 015%,S ^ 0. 005%, [N]彡 0. 0040%,
彡 0. 0020%。為了保證鋼的強(qiáng)度和一定的鐵素體、珠光體含量需要0. 05%以上的C含量，同時(shí)為了保證鋼的焊接性能和低溫韌性，C的含量不宜超過0. 10%, Si, Mn的主要作用是固溶強(qiáng)化和脫氧，過多時(shí)會(huì)使強(qiáng)度過高，同時(shí)影響韌性；Nb和Ti主要作用是延遲再結(jié)晶溫度同時(shí)抑制加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大， 還有固溶和析出強(qiáng)化的作用。Cr或Mo、B主要作用是提高鋼的淬透性，形成一定量的貝氏體組織，保證屈服強(qiáng)度在460MPa以上。本發(fā)明鋼的具體生產(chǎn)工藝特征如下生產(chǎn)工藝流程煉鋼-精煉-鑄造-鋼坯加熱-二階段控制軋制-控制冷卻-(回火)_成品。冶煉工藝特征進(jìn)行鐵水預(yù)處理，采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，進(jìn)行精煉處理，并進(jìn)行微合金化，控制鋼中雜質(zhì)含量在上述成分范圍；本專利的特征在于如果要添加B，精煉時(shí)要控制鋼水[N] ^ 0. 0040%,
< 0.0020%從而使有效B含量在 0. 0010% 0. 0020% ；加Ti微合金化，連鑄采用電磁攪拌，減少元素偏析。軋制工藝特征軋前加熱溫度1180 1220°C，控制加熱時(shí)間為根據(jù)鋼板厚度 60 110秒/厘米；采用兩階段控軋，目的在于充分細(xì)化相變前的組織，第一階段開軋溫度 1040 1080°C，終軋溫度950 1000°C，第二階段軋制開始溫度控制在920 870°C;終軋溫度控制在800 850°C，第二階段再結(jié)晶區(qū)軋制積累變形量大于60% ；軋后水冷，水冷開始溫度680 750°C，冷速5 9°C /S，返紅溫度450 620°C ；本發(fā)明的特點(diǎn)是熱軋后要經(jīng)過大于15秒時(shí)間的待溫，然后水冷，以生成鐵素體、珠光體和貝氏體混合組織，保證鋼的屈強(qiáng)比在0. 80以下，同時(shí)可以控制鋼的屈服強(qiáng)度在國(guó)標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。熱處理工藝特征為了獲得最佳效果，本發(fā)明的特征在于可以對(duì)熱軋后的鋼板進(jìn)行500 650°C回火處理，最佳回火溫度在550 630°C。通過回火過程，可以調(diào)整鋼的強(qiáng)度，同時(shí)改善鋼的韌性和塑性。按上述技術(shù)方案生產(chǎn)的低屈強(qiáng)比建筑結(jié)構(gòu)用鋼板具有以下有益效果①屈服強(qiáng)度大于460N/mm2 ；②屈強(qiáng)比小于0.80;③生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，控軋后以5 9°C /s冷卻；如配合回火可獲得更好的性能；
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④化學(xué)成分簡(jiǎn)單，碳當(dāng)量小于0. 40。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝，冶煉本發(fā)明的鋼種實(shí)際化學(xué)成分如表1，本發(fā)明鋼實(shí)例的實(shí)際軋制工藝參數(shù)如表2，本發(fā)明實(shí)物性能檢驗(yàn)結(jié)果如表3、表4。表1、本發(fā)明鋼種的冶煉成分實(shí)例，Wt%
權(quán)利要求
1.一種屈服強(qiáng)度460MI^級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板，其特征在于鋼板化學(xué)成分的重量百分比為C0. 05% 0. 10%、SiO. 2% 0. 3 %、Mnl. 40% 1. 60%、NbO. 025 % 0. 060%, TiO. 015 % 0. 030 %、AlsO. 015 % 0. 045 %，還含有 CrO. 2 % 0. 4 %、MoO. 10 % 0. 30%,B0. 0010% 0. 0020%中的一種，余量為！^及不可避免的雜質(zhì)，鋼中的雜質(zhì)元素控制在 P 彡 0. 015%, S 彡 0. 005%, [N]彡 0. 0040%,
彡 0. 0020%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種屈服強(qiáng)度460MI^級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板，其特征在于所述的 NbO. 045% 0. 055%,TiO. 022% 0. 026%。
3.一種用于權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，主要包括冶煉、連鑄及鋼坯軋制，其特征在于鋼坯軋前加熱溫度1180 1220°C，第一階段開軋溫度1040 1080°C，終軋溫度950 1000°C ；第二階段軋制開始溫度控制在 920 870°C，終軋溫度控制在800 850°C，第二階段再結(jié)晶區(qū)軋制積累變形量大于60%， 熱軋后要經(jīng)過大于15秒時(shí)間的待溫，然后水冷，水冷開始溫度680 750°C，冷速5 9°C / S，返紅溫度450 620°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，其特征在于根據(jù)鋼板厚度60 110秒/厘米控制鋼坯加熱時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，其特征在于對(duì)熱軋后的鋼板進(jìn)行500 650°C回火處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，其特征在于回火溫度控制在550 630°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板及其制造方法，鋼板化學(xué)成分的重量百分比為C0.05％～0.10％、Si0.2％～0.3％、Mn1.40％～1.60％、Nb0.025％～0.060％、Ti0.015％～0.030％、Als0.015％～0.045％，還含有Cr0.2％～0.4％、Mo0.10％～0.30％、B0.0010％～0.0020％中的一種，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)元素控制在P≤0.015％，S≤0.005％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0020％。制造方法為鋼坯加熱溫度1180～1220℃，第一階段開軋溫度1040～1080℃，終軋溫度950～1000℃，第二階段軋制開始溫度920～870℃；終軋溫度控制在800～850℃，第二階段再結(jié)晶區(qū)軋制積累變形量大于60％；熱軋后要經(jīng)過大于15秒時(shí)間的待溫，然后水冷，水冷開始溫度680～750℃，冷速5～9℃/S，返紅溫度450～620℃?；瘜W(xué)成分簡(jiǎn)單，碳當(dāng)量小于0.40，屈強(qiáng)比小于0.80，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B21B37/74GK102400053SQ201010276610
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者侯華興, 劉明, 張哲 , 張濤, 敖列哥, 楊穎 , 蘇紅英, 郝森 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司