一种q235级抗震结构用热轧钢带及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种热轧钢及其制备方法，具体涉及一种Q235级抗震结构用热轧钢带及其制备方法。本发明Q235级抗震结构用热轧钢带，由以下重量百分比成分组成：C：0.13％～0.18％，Si：0.01％～0.20％，Mn：0.10％～0.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明生产的Q235级抗震结构用连轧钢带，合金成本低，工艺简单，具有低屈强比、高延展性、高冲击韧性、窄强度波动范围，良好的焊接性能，明显的屈服平台等特点。
【专利说明】
一种Q235级抗震结构用热轧钢带及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种热乳钢及其制备方法，具体涉及一种Q235级抗震结构用热乳钢带及其制备方法。
【背景技术】
[0002]传统建筑结构用钢强调牢固性，主要采用高强度钢材;现代建筑结构用钢对抗震防震要求越来越高，不仅要求具有足够的抗拉强度和屈服强度，而且要求高延性、高韧性、低屈强比、良好的焊接性能、良好的抗层状撕裂性能和较窄的强度波动范围等综合性能。其中较低的屈强比使钢材从开始塑性变形到最终断裂能够吸收更多的地震能量，明显的屈服平台有效延长钢材抗断裂时间，良好的韧性能提高建筑物抵御冲击变形的能力。
[0003]ISO 24314:2006《结构钢-提高建筑物抗震性结构钢-交货技术条件》中规定了6?125mm厚度抗震结构用扁钢、热乳钢的成分和性能要求。标准中规定了抗震结构用钢的性能要求:a)强度波动范围在120MPa以内；b)屈强比彡0.85; c) O °C低温冲击功彡27J。日本标准JISG3136-2012《建筑结构用乳制钢材》中对建筑结构用SN系列钢的性能进行了规定，对抗震钢的开发具有极大的参考价值。其乳制厚度涵盖6-100mm，钢种牌号包括SN400B、SN400C、SN490B、SN490C等。标准中要求SN钢的屈强比不大于0.80，屈服强度波动范围控制在120MPa以内，断面收缩率不小于25%并具有良好的可焊性。我国修订发布《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中还要求抗震结构用钢材具有明显的屈服平台，良好的焊接性能和冲击韧性。我国西南地区是地震频发地带，因此建筑结构用钢对抗震性能需求较大。攀钢依托钒钛资源特色，开发出抗震结构用热乳钢。
[0004]申请号为“201410725941.1”，公开的一种Q345级抗震钢和用炉卷乳机生产Q345级抗震钢的方法。其抗震钢的具体化学成分为:C 0.08?0.20%，Si 0.35?0.50%，Mn 1.10?1.70%，P彡 0.035%，S彡 0.035%，Nb 0.020 ?0.35%，V 0.02?0.05 %，Ti 0.010 ?
0.050% ,Ν^Ξ0.012% ,Als 0.015?0.040%，其余为铁及不可避免的杂质。该发明制备出了具有高强度、高韧性、低屈强比、Z向性能优良的Q345级抗震钢板，但是由于添加了Nb、V、Ti等合金元素，其合金成本较高，另外，该发明适用于炉卷乳机，设备和工艺适应性较差。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低，工艺简单，具有明显屈服平台的Q235级抗震结构用热乳钢带。
[0006]本发明一种Q235级抗震结构用热乳钢带，由以下重量百分比成分组成:C:0.13%—0.18%，S1:0.01%?0.20%，Mn:0.10%?0.30% ,P^0.025%，S<0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0007]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，由以下重量百分比成分组成:C:0.13%?0.18%，S1:0.10%?0.15%，Μη:0.15%?0.20%，P彡
0.020% ,S^0.012%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，由以下重量百分比成分组成:(::0.15%，5丨:0.12%，]\111:0.16%，？:0.016%，5:0.015%，其余为卩6和不可避免的杂质。
[0009]上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，其屈服强度235?355MPa，抗拉强度400?510MPa，屈强比彡0.80，延伸率彡27%，0°(:冲击功彡3幻，屈服平台长度彡1.0%。
[0010]本发明还提供一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法。
[0011]上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其生产流程为:铁水脱硫—转炉冶炼复合吹炼—脱氧、合金化—炉后小平台补喂Al线—LF精炼加热—连铸—板坯加热—高压水除鳞—粗乳—热卷箱卷取—精乳—层流冷却—卷取—包装入库，具体包括以下步骤:
[0012]a、板坯加热:将板坯在1160?1200°C下加热160?320min;
[0013]b、粗乳:将a步骤加热后的板坯进行5道次或7道次乳制，每道次变形量多20 %，乳制时乳线采用全长、全数除鳞；
[0014]C、精乳:将b步骤粗乳后的板坯进行精乳，终乳温度为840?900°C ;
[0015]d、层流冷却:将c步骤精乳后的板坯采用稀疏冷却、分段冷却或后段冷却方式进行层流冷却;冷却速率为10?30°C/s，卷取温度为600?660°C。
[0016]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其中a步骤中加热温度为1170?1190 °C，加热时间为240?31Omin。
[0017]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其中c步骤中终乳温度为850?890°C。
[0018]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其中d步骤中冷却速率为15?25°C/s，卷取温度为610?650°C。
[0019]相比于现有技术，本发明具有如下有益效果:
[0020](I)采用本发明生产的Q235级抗震结构用连乳钢带，未添加V、T1、Mo等合金元素，通过充分发挥热连乳设备的控乳控冷能力，来达到抗震结构用钢板的性能要求，具有合金成本低，工艺简单，一般热连乳均可以生产的特点；
[0021](2)根据工艺-组织-性能的材料设计思路，本发明针对抗震钢具有明显的屈服平台的特点，设计相应的控乳控冷工艺，降低针状化铁素体的比例，提高等轴状多边形铁素体的比例，控制最终铁素体晶粒大小适当，保证Q235级抗震钢的力学性能；
[0022](3)本发明生产的Q235级抗震结构用热乳钢带屈服强度235?355MPa，抗拉强度400?510MPa，屈强比彡0.80，延伸率彡27%，0°(:冲击功彡3幻，屈服平台长度彡1.0%。相比于常规产品，具有低屈强比、高延展性、高冲击韧性、窄强度波动范围，良好的焊接性能，明显的屈服平台等特点。
【附图说明】
[0023]图1为实施例1中Q235KZ抗震钢金相组织；
[0024]图2为实施例3中Q235KZ抗震钢金相组织；
[0025]图3为对比例I中Q235热乳钢金相组织；
[0026]图4为对比例3中Q235热乳钢的金相组织。
【具体实施方式】
[0027]本发明一种Q235级抗震结构用热乳钢带，由以下重量百分比成分组成:C:0.13%—0.18%，S1:0.01%?0.20%，Mn:0.10%?0.30% ,P^0.025%，S<0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0028]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，由以下重量百分比成分组成:C:0.13%?0.18%，S1:0.10%?0.15%，Μη:0.15%?0.20%，P彡
0.020% ,S^0.012%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0029]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，由以下重量百分比成分组成:(::0.15%，5丨:0.12%，]\111:0.16%，？:0.016%，5:0.015%，其余为卩6和不可避免的杂质。
[0030]上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，其屈服强度235?355MPa，抗拉强度400?510MPa，屈强比彡0.80，延伸率彡27%，0°(:冲击功彡3幻，屈服平台长度彡1.0%。
[0031]本发明在采用低成本C-Mn钢成分路线的基础上，充分发挥控乳控冷能力，提供一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法。
[0032]上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其生产流程为:铁水脱硫—转炉冶炼复合吹炼—脱氧、合金化—炉后小平台补喂Al线—LF精炼加热—连铸—板坯加热—高压水除鳞—粗乳—热卷箱卷取—精乳—层流冷却—卷取—包装入库，具体包括以下步骤:
[0033]a、板坯加热:将板坯在1160?1200 °C下加热160?320min ；既保证板坯充分受热、化学元素充分固溶，又防止奥氏体晶粒的异常长大；
[0034]b、粗乳:将a步骤加热后的板坯进行5道次或7道次乳制，每道次变形量多20 %，乳制时乳线采用全长、全数除鳞;成品厚度不同，中间坯厚度不同;保证奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，防止出现混晶组织，影响成品钢板的延展性、冲击韧性；
[0035]C、精乳:将b步骤粗乳后的板坯进行精乳，终乳温度为840?900°C ;
[0036]d、层流冷却:将c步骤精乳后的板坯采用稀疏冷却、分段冷却或后段冷却方式进行层流冷却；冷却速率为10?30 0C/s，卷取温度为600?660 °C ；通过控制层流冷却途径，提高多边形铁素体的比例，来达到控制铁素体转变后的形貌、大小和分布状态，以保证产品的强韧性，以及具有明显的屈服效应。
[0037]采用稀疏冷却时，冷却强度较低，铁素体转变速率稳定，能够充分均匀形核长大，形成多边形铁素体;采用后段冷却时，在层流冷却前段时相当于空冷，因此奥氏体充分形核长大，进入层流冷却后段时过冷度低，相变后会形成多边形铁素体;相比之下，采用前段冷却时冷却强度较高，奥氏体稳定性较差，先共析铁素体组织和珠光体组织的转变开始和结束温度都降低，低温相变后易形成针状化铁素体。
[0038]经过粗乳后的钢坯随后进行热卷箱卷取，所述热卷箱例如可以为无芯移送热卷箱。在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换，以保证钢坯通长的温度均匀；同时去除二次氧化铁皮以保证钢坯板面光洁。
[0039]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其中a步骤中加热温度为1170?1190 °C，加热时间为240?31Omin。
[0040]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其中c步骤中终乳温度为850?890°C。
[0041 ]进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其中d步骤中冷却速率为15?25°C/s，卷取温度为610?650°C。
[0042]本发明所提供的Q235级抗震结构用连乳钢带具有低屈强比、高延展性、高冲击韧性、良好的焊接性能，严格的强度范围要求，以及明显的屈服平台，其金相组织为多边形铁素体+珠光体。
[0043]下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0044]实施例1
[0045]11.75mm厚的Q235KZ抗震结构用钢，采用C-Mn钢成分路线，经过铁水预处理、转炉冶炼、LF加热炉精炼、连铸得到钢坯，具体化学成分重量百分比为:C 0.15%；Si 0.12% ；Mn0.15 % ; P 0.02%；S 0.01%；钢坯再加热温度为1185 °C，再加热时间288min ；粗乳采用5道次乳制，各道次压下率为25 %，25 %，29 %，30 %，30 %，中间坯厚度为3Imm；精乳为6机架热连乳，各道次压下率分别为33 %,30%,0,21%,0,10%,终乳温度为867 °C，精乳结束后，采用稀疏冷却方式以19°C/s的冷却速度冷却到6000C。
[0046]经检测，本实施例所生产的Q235KZ抗震钢力学性能为:Rel:273MPa，Rm:421MPa，A:32.5%，1^1/抱:0.65，0°(:夏比冲击功:1331，屈服平台长度:2.6%，金相组织为多边形铁素体+珠光体(见图1 )，晶粒度为10.5级。
[0047]实施例2
[0048]7.5mm厚的Q235KZ抗震结构用钢，采用C-Mn钢成分路线，经过铁水预处理、转炉冶炼、LF加热炉精炼、连铸得到钢坯，具体化学成分重量百分比为:C 0.15%；Si 0.13% ；Mn
0.19%；P 0.014% ;S 0.012% ;钢坯再加热温度为1190°C，再加热时间308min;粗乳采用5道次乳制，各道次压下率为24%，25%，29%，30%，30%，中间坯厚度为33mm;精乳为6机架热连乳，各道次压下率分别为34 %,30%,0,22%,0,10%,终乳温度为865 °C，精乳结束后，采用稀疏冷却方式以17 °C /s的冷却速度冷却到605 °C。
[0049]经检测，本实施例所生产的Q235KZ抗震钢力学性能为:Rel:313MPa，Rm:461MPa，A:35.0%，1^1/伽:0.68，0°(:夏比冲击功:1421，屈服平台长度:2.4%，金相组织为多边形铁素体+珠光体，晶粒度为11级。
[0050]实施例3
[0051 ] 3.0mm厚的Q235KZ抗震结构用钢，采用C-Mn钢成分路线，经过铁水预处理、转炉冶炼、LF加热炉精炼、连铸得到钢坯，具体化学成分重量百分比为:C 0.15%；Si 0.12% ；Mn0.16 % ; P 0.016 % ; S 0.015% ；钢坯再加热温度为1170。。，再加热时间292min;粗乳采用5道次乳制，各道次压下率为23 %，25 %，28 %，29 %，30 %，中间坯厚度为29mm；精乳为6机架热连乳，各道次压下率分别为45% ,40%,32%,27%,16%, 12%，终乳温度为860°C，精乳结束后，采用后段冷却方式以24°C/s的冷却速度冷却到620°C。
[0052]经检测，本实施例所生产的02351(2抗震钢力学性能为:1^1:35110^，抱:46310^，八:36.0%，1^1/抱:0.76，由于厚度不足，未检验0°(:夏比冲击功，屈服平台长度:3.8%，金相组织为多边形铁素体+珠光体(见图2)，晶粒度为11.5级。
[0053]对比例I
[0054]10.0mm厚的Q235热乳钢，采用C-Mn钢成分路线，经过铁水预处理、转炉冶炼、LF加热炉精炼、连铸得到钢坯，具体化学成分重量百分比为:C 0.16%；Si 0.34% ；Mn 0.18%；P
0.030% ;S 0.020% ;钢坯再加热温度为1205°C，再加热时间264min;粗乳采用5道次乳制，中间坯厚度为33mm，精乳为6机架热连乳，终乳温度为866°C，精乳结束后，采用稀疏冷却方式以20°C/s的冷却速度冷却到670°C。
[0055]经检测，本对比例所生产的Q235KZ抗震钢力学性能为:Rel:269MPa，Rm:419MPa，A:
31.5%，Re 1/Rm: 0.64，O °C夏比冲击功为24J，屈服平台长度:1.1 %，金相组织为针状化铁素体+珠光体(见图3)，晶粒度为11级。
[0056]对比例2
[0057]7.5mm厚的Q235热乳钢，采用C-Mn钢成分路线，经过铁水预处理、转炉冶炼、LF加热炉精炼、连铸得到钢坯，具体化学成分重量百分比为:C 0.16%；Si 0.34%；Mn 0.18% ；P
0.030%；S 0.025% ；钢坯再加热温度为1157 °C，再加热时间223min ；粗乳采用5道次乳制，中间坯厚度为33mm，精乳为6机架热连乳，终乳温度为849 °C，精乳结束后，采用前段冷却方式以31°C /s的冷却速度冷却到601°C。
[0058]经检测，本对比例所生产的Q235KZ抗震钢力学性能为:Rel:346MPa，Rm:455MPa，A:
28.5%，Re 1/Rm: 0.76，O °C夏比冲击功为26J，屈服平台长度:1.3 %，金相组织为针状化铁素体+珠光体，晶粒度为11级。
[0059]对比例3
[0060]3.0mm厚的Q235热乳钢，采用C-Mn钢成分路线，经过铁水预处理、转炉冶炼、LF加热炉精炼、连铸得到钢坯，具体化学成分重量百分比为:C 0.20%；Si 0.24%；Mn 0.14% ；P
0.037% ;S 0.024% ;钢坯再加热温度为1156°C，再加热时间224min;粗乳采用5道次乳制，中间坯厚度为28mm，精乳为6机架热连乳，终乳温度为845 °C，精乳结束后，采用前段冷却方式以35°C/s的冷却速度冷却到595°C。
[0061 ] 经检测，本对比例所生产的Q235KZ抗震钢力学性能为:Rel:369MPa，Rm:456MPa，A:26.5%，1^1/抱:0.81，由于厚度不足，未检验0°(:夏比冲击功，屈服平台长度:1.4%，金相组织为针状化铁素体+珠光体(见图4)，晶粒度为11.5级。
【主权项】
1.一种Q235级抗震结构用热乳钢带，其特征在于:由以下重量百分比成分组成:C:0.13%?0.18%，51:0.01%?0.20%，]?11:0.10%?0.30%，？彡0.025%，5彡0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，其特征在于:由以下重量百分比成分组成:C:0.13%?0.18%，S1:0.10%?0.15%，Mn:0.15%?0.20% ,P^0.020% ,S<0.012%，其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，其特征在于:由以下重量百分比成分组成:(::0.15%，51:0.12%，]\111:0.16%，？:0.016%，5:0.015%，其余为卩6和不可避免的杂质。4.根据权利要求1?3任一项所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带，其特征在于:其屈服强度235?355MPa，抗拉强度400?510MPa，屈强比彡0.80，延伸率彡27%，0°(:冲击功彡34J，屈服平台长度彡1.0%。5.权利要求1?3任一项所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其生产流程为:铁水脱硫—转炉冶炼复合吹炼—脱氧、合金化—炉后小平台补喂Al线—LF精炼加热—连铸—板还加热—尚压水除鱗—粗乳—热卷箱卷取—精乳—层流冷却—卷取—包装入库，特征在于:包括以下步骤: a、板坯加热:将板坯在1160?1200°C下加热160?320min; b、粗乳:将a步骤加热后的板坯进行5道次或7道次乳制，每道次变形量多20%，乳制时乳线采用全长、全数除鳞； c、精乳:将b步骤粗乳后的板坯进行精乳，终乳温度为840?9000C; d、层流冷却:将c步骤精乳后的板坯采用稀疏冷却、分段冷却或后段冷却方式进行层流冷却;冷却速率为10?30°C/s，卷取温度为600?660°C。6.根据权利要求5所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其特征在于:a步骤中加热温度为1170?1190 °C，加热时间为240?31Omin。7.根据权利要求5所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其特征在于:c步骤中终乳温度为850?890°C。8.根据权利要求5所述一种Q235级抗震结构用热乳钢带的制备方法，其特征在于:d步骤中冷却速率为15?25°C/s，卷取温度为610?650°C。
【文档编号】C22C38/02GK106011633SQ201610575698
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】熊雪刚, 张开华, 叶晓瑜, 刘勇, 黄徐晶, 郭韬, 刘富贵, 邱敏, 刘序江, 崔凯禹, 肖尧
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司