本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种235MPa级别建筑结构用抗震热轧钢板、钢带及其制备方法。
背景技术：
近年来世界范围内地质灾害频发，特别是七级以上的强震发生频率增多。世界各国针对地球已进入地质灾害多发期和钢结构建筑朝超高层、大跨度发展的情况，对钢结构建筑的设计、用材和施工方面等均提出了新的抗震要求。
我国大多数据地区，特别是西南地区地处地震多发带，对建筑结构的抗震要求相应较高。为适应地震多发带钢结构建筑的用材需求，寻求一种不加昂贵的V、Nb、Mo等合金元素，通过普通简单的化学成分设计与加热、轧制变形量以及变形过程温度等的耦合控制，低成本生产具有低屈强比、高延性、良好抗震层状撕裂和良好焊接性能的钢材，满足建筑结构“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求的同时，利于产品的推广应用。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种235MPa级别建筑结构用抗震热轧钢板、钢带；第二目的在于提供所述的235MPa级别建筑结构用抗震热轧钢板、钢带的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的235MPa级别建筑结构用抗震热轧钢板、钢带的化学成分按质量百分比为：C0.05～0.10wt%、Si0.15～0.30wt%、Mn0.40～0.70wt%、S ≤0.010 wt%、P≤0.020wt%、Als 0.015～0.050 wt%，且满足Mn：Si=2.0～3.0、Pcm＜0.24，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：
A、钢坯制备：
（1）成分Si:0.30～0.80、P≤0.200、S≤0.050，温度≥1260℃铁水经过KR铁水预处理，加入氧化钙脱硫剂500～700Kg，搅拌时间8～12分，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂30～50kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，得到S ≤0.010%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行冶炼25～30分钟，控制终点成分：C0.05～0.10wt%、S ≤0.010 wt%、P≤0.020wt%，出钢温度1620～1660℃；出钢脱氧合金化工艺：采用硅锰合金、硅铁、硅钙钡、铝铁进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理，合金加入量根据装炉量和成分控制要求加入；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，并保证出钢时间于于2分钟。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度20～35ppm，并软吹吹氩5分钟，充分使用钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度控制：1525～1550，拉速：1.05～1.3 m/s，浇铸过热度控制15～25℃，结晶器水量窄面按380L/min，宽面3200L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流380A，频率 9HZ，控制得到铸坯等轴晶比例50～70%的合格铸坯。
B、加热：将A步骤制备得到的具有下列化学成分：C0.05～0.10wt%、Si0.15～0.30wt%、Mn0.40～0.70wt%、S ≤0.010 wt%、P≤0.020wt%、Als0.015～0.050 wt%，且满足Mn:Si=2.0～3.0、Pcm＜0.24，其余为Fe及不可避免的不纯物的钢坯通过热送或准装进加热炉进行加热；
C、轧制：将加热后的钢坯去除表面氧化铁皮后，送轧机进行七道次轧制得到轧制后的钢卷；
D、后处理：将轧制后的钢卷进行冷却、卷取后得到所需的抗震热轧钢板、钢带。
本发明针对目前国内外生产的低屈强比抗震钢一般采用超低碳添加较贵的V、Nb、MO、Gr、Ni等合金成分设计，对生产工艺装备要求较高，控制难度较大，生产成本较高，影响推广应用的情况，在解决钢材具备良好抗震性能的同时，易于实现生产和大幅度降低生产成本，有利于产品的推广使用等问题。
本发明采用C-Mn系的成分设计，适度降低C、Si含量，减少钢中球光体硬脆相，增加延性较好的铁素体相，并适当提高Mn元素的含量和控制合适的锰硅比，从而确保钢材适当降低屈服强度而大幅度提高钢的抗拉强度，保证钢材在强震时具有较大的吸收地震能和抵抗强震断裂破坏或延长断裂所需时间；
本发明通过成分、加热温度、变形温度、变形量及轧后冷却速率、冷却温度的耦合控制，使钢材获得适合的铁素体和球光体比例及形态、尺寸、分布的金相组织，保证钢材具有低屈强比、高延性、良好抗震层状撕裂和良好焊接性能。
本发明专利采用C-Mn系的成分设计，不需加入较贵的V、Nb、MO、Gr、Ni等合金元素，生产成本低。制备产品的金相组织为F+5%～8%P，P呈粒状弥散分布，铁素体晶粒度8～10级，呈等轴晶状，具有良好的抗震性能、焊接性能，尤其适用于对抗震要求较严格的钢结构建筑、桥梁等的原料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的235MPa级别建筑结构用抗震热轧钢板、钢带的化学成分按质量百分比为：C0.05～0.10wt%、Si0.15～0.30wt%、Mn0.40～0.70wt%、S ≤0.010 wt%、P≤0.020wt%、Als 0.015～0.050 wt%，且满足Mn：Si=2.0～3.0、Pcm＜0.24，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明所述的235MPa级别建筑结构用抗震热轧钢板、钢带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、钢坯制备：
（1）将成分Si:0.30～0.80、P≤0.200、S≤0.050，温度≥1260℃铁水经过KR铁水预处理，加入氧化钙脱硫剂500～700Kg，搅拌时间8～12分，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂30～50kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，得到S ≤0.010%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行冶炼25～30分钟，控制终点成分：C0.05～0.10wt%、S ≤0.010 wt%、P≤0.020wt%，出钢温度1620～1660℃；出钢脱氧合金化工艺：采用硅锰合金、硅铁、硅钙钡、铝铁进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理，合金加入量根据装炉量和成分控制要求加入；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，并保证出钢时间于于2分钟。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度20～35ppm，并软吹吹氩5分钟，充分使用钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度控制：1525～1550℃，拉速：1.05～1.3 m/s，浇铸过热度控制15～25℃，结晶器水量窄面按380L/min，宽面3200L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流380A，频率 9HZ，控制得到铸坯等轴晶比例50～70%的合格铸坯。
B、加热：将A步骤制备得到的具有下列化学成分：C0.05～0.10wt%、Si0.15～0.30wt%、Mn0.40～0.70wt%、S ≤0.010 wt%、P≤0.020wt%、Als0.015～0.050 wt%，且满足Mn:Si=2.0～3.0、Pcm＜0.24，其余为Fe及不可避免的不纯物的钢坯通过热送或准装进加热炉进行加热；
C、轧制：将加热后的钢坯去除表面氧化铁皮后，送轧机进行七道次轧制得到轧制后的钢卷；
D、后处理：将轧制后的钢卷进行冷却、卷取后得到所需的抗震热轧钢板、钢带。
B步骤中加热的方法为将钢坯以7.5～9.5℃/min的升温速率升温至1100～1150℃，在炉总时间为150～180min，其中均热时间为30～50min，钢坯上下表温度差≤10℃。
C步骤中去除表面氧化铁皮是采用压强为18MPa ～20MPa的高压水在 10～ 15min内去除钢坯表面的氧化铁皮。
C步骤所述的轧制是在双机架紧凑式炉卷轧机中按粗轧四道次和精轧三道次轧制：厚度＞10mm的规格，开轧温度1000～1050℃，粗轧前四道次道次变形量控制在30～40%，轧制时间控制3～4分，四道次后所得的中间坯在辊道上游动1～2分钟，控制中间坯温度在：890～930℃后再进行精轧，精轧后三道次道次变形量控制在25～30%，终轧温度控制在790～810℃；而厚度≤10mm薄规格，开轧温度1050～1100℃，粗轧前四道次变形量控制在40～50%，中间坯温度控制在：980～1000℃；精轧后三道次道次变形量控制在25～30%，终轧温度850～870℃，实现根据规格的不同，3.2～10mm的薄规格采用高温快轧，12～20mm厚规格则要采用低温慢轧，以为后续控制得到所需的金相组织和铁素体晶粒度，满足低屈比，高韧性和高延性等抗震性能的要求。
D步骤中所述的冷却是通过层流冷却，采用前段冷却，配水比1:3～1:4，冷却速度控制在15~25℃/S。
D步骤中所述的卷取是将卷取温度控制在560~630℃，卷曲后自然空冷至室温得到所需的抗震热轧钢板、钢带。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
A、钢坯制备：
（1）将成分Si:0.75%、P0.184%、S0.040%，温度1340℃的铁水52t移至KR铁水预处理工位，加入氧化钙脱硫剂650Kg，搅拌时间9分，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂45kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，测温1310℃，取样分析，铁水成分为C3.93%、Si0.74%、Mn0.23%、P0.184%、S 0.006%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行供氧造渣冶炼28分钟，终点成分为C0.04wt%、S 0.006 wt%、P0.016wt%，出钢温度1640℃；出钢过程加入硅锰合金6.20kg/t、硅铁0.94kg/t、硅钙钡1.70kg/t、铝铁1.52kg/t进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，出钢时间3分钟40秒。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度32ppm，并软吹吹氩6分钟20秒，充分使钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度：1545℃，拉速：1.18 m/s，浇铸过热度控制25℃，结晶器水量窄面按380L/min，宽面3200L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流380A，频率 9HZ，得到铸坯等轴晶比例约65%的合格铸坯。
所得钢坯成分为C0.06%、Si0.16wt%、Mn0.42%、S 0.09 wt%、P0.020wt%、Als 0.015wt%，Mn：Si=2.6、Pcm0.09，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、将上述所得的钢坯热送步进式加热炉，以9.5℃/min的升温速度加热到1148℃，在炉时间152min，其中均热时间32 min。
C、将上述加热的钢坯用压力为20MPa的高压水对出炉钢坯正反面除鳞15S，以清除钢坏表面的氧化铁皮。
D、上述除鳞后的钢坏，以开轧温度1097℃进行四道次粗轧，道次变形量控制在45～50%，轧制中由相关的数学横型控制在一、三道次开启道次间除鳞水，除去钢坯的二次氧化铁皮，并得到982℃厚26mm的中间坯；中间坯再按道次变形量25～30%精轧三道次，精轧的第二、第三道次进卷取炉保温轧制，得终轧温度857℃±10℃，厚度3.2mm的带钢。
E、D步骤所得的带钢，采用前段冷却，本水比1:3，冷却速度15℃/s，冷却至630℃进卷取机卷取，即得热轧钢带卷。
F、将E步骤所得钢带卷自然空冷却室浊，即获得所需的抗震结构用热轧钢带，其力学性性见下表，抗震性能良好。
3.2mm厚抗震结构钢的力学性能
实施例2
A、钢坯制备：
（1）将成分Si:0.55%、P0.123%、S0.035%，温度1310℃的铁水52.5t移至KR铁水预处理工位，加入氧化钙脱硫剂620Kg，搅拌时间8分20秒，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂40kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，测温1292℃，取样分析，铁水成分为C4.32%、Si0.53%、Mn0.22%、P0.122%、S 0.005%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行供氧造渣冶炼26分钟32秒，终点成分为C0.06wt%、S 0.0010 wt%、P0.014wt%，出钢温度1638℃；出钢过程加入硅锰合金5.80kg/t、硅铁0.84kg/t、硅钙钡1.70kg/t、铝铁1.62kg/t进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，出钢时间3分钟20秒。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度28ppm，并软吹吹氩5分钟40秒，充分使钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度：1542℃，拉速：1.15m/s，浇铸过热度控制22℃，结晶器水量窄面按382L/min，宽面3250L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流383A，频率 9HZ，得到铸坯等轴晶比例约50%的合格铸坯。
所得钢坯成分为C0.07wt%、Si0.18wt%、Mn0.48wt%、S 0.010 wt%、P0.020wt%、Als 0.025wt%，Mn：Si=2.66、Pcm为0.09，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、将上述所得的钢坯热送步进式加热炉，以9.5℃/min的升温速度加热到1141℃，在炉时间154min，其中均热时间32 min。
C、将上述加热的钢坯用压力为20MPa的高压水对出炉钢坯正反面除鳞15S，以清除钢坏表面的氧化铁皮。
D、上述除鳞后的钢坏，以开轧温度1074℃进行四道次粗轧，道次变形量控制在40～45%，轧制中由相关的数学模型控制在一、三道次开启道次间除鳞水，除去钢坯的二次氧化铁皮，并得到992℃厚30mm的中间坯；中间坯再按道次变形量25～30%精轧三道次，精轧的第三道次进卷取炉保温轧制，得终轧温度862℃±10℃，厚度8mm的带钢。
E、D步骤所得的带钢，采用前段冷却，本水比1:3，冷却速度16℃/s，冷却至626℃进卷取机卷取，即得热轧钢带卷。
F、将E步骤所得钢带卷自然空冷却室浊，即获得所需的抗震结构用热轧钢带，其力学性性见下表，抗震性能良好。
厚抗震结构钢的力学性能
实施例3
A、钢坯制备：
（1）将成分Si:0.48%、P0.142%、S0.032%，温度1295℃的铁水51.8t移至KR铁水预处理工位，加入氧化钙脱硫剂600Kg，搅拌时间8分10秒，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂40kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，测温1278℃，取样分析，铁水成分为C4.82%、Si0.48%、Mn0.20%、P0.142%、S 0.004%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行供氧造渣冶炼26分钟12秒，终点成分为C0.04wt%、S 0.0011 wt%、P0.012wt%，出钢温度1641℃；出钢过程加入硅锰合金6.10kg/t、硅铁0.91kg/t、硅钙钡1.72kg/t、铝铁1.82kg/t进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，出钢时间3分钟15秒。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度22ppm，并软吹吹氩6分钟10秒，充分使钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度：1539℃，拉速：1.10m/s，浇铸过热度控制19℃，结晶器水量窄面按380L/min，宽面3230L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流380A，频率 8HZ，得到铸坯等轴晶比例约45%的合格铸坯。
C0.07wt%、Si0.20wt%、Mn0.55wt%、S.012wt%、P0.018wt%、Als 0.029 wt%，且满足Mn：Si=2.75、Pcm0.09，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、将上述所得的钢坯热送步进式加热炉，以8.5℃/min的升温速度加热到1135℃，在炉时间162min，其中均热时间31 min。
C、将上述加热的钢坯用压力为20MPa的高压水对出炉钢坯正反面除鳞15S，以清除钢坏表面的氧化铁皮。
D、上述除鳞后的钢坏，以开轧温度1058℃进行四道次粗轧，道次变形量控制在40～43%，轧制中由相关的数学模型控制在一、三道次开启道次间除鳞水，除去钢坯的二次氧化铁皮，并得到997℃厚32mm的中间坯；中间坯再按道次变形量25～30%精轧三道次，精轧的第三道次进卷取炉保温轧制，得终轧温度868℃±10℃，厚度10mm的带钢。
E、D步骤所得的带钢，采用前段冷却，本水比1:3，冷却速度18℃/s，冷却至621℃进卷取机卷取，即得热轧钢带卷。
F、将E步骤所得钢带卷自然空冷却室浊，即获得所需的抗震结构用热轧钢带，其力学性性见下表，抗震性能良好。
厚抗震结构钢的力学性能
实施例4
A、钢坯制备：
（1）将成分Si:0.42%、P0.132%、S0.028%，温度1292℃的铁水52.1t移至KR铁水预处理工位，加入氧化钙脱硫剂580Kg，搅拌时间8分20秒，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂40kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，测温1272℃，取样分析，铁水成分为C4.92%、Si0.42%、Mn0.22%、P0.132%、S 0.005%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行供氧造渣冶炼28分钟12秒，终点成分为C0.06wt%、S 0.008 wt%、P0.010wt%，出钢温度1648℃；出钢过程加入硅锰合金4.90kg/t、硅铁0.98kg/t、硅钙钡1.72kg/t、铝铁1.78kg/t进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，出钢时间3分钟08秒。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度20ppm，并软吹吹氩5分钟30秒，充分使钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度：1541℃，拉速：1.15m/s，浇铸过热度控制21℃，结晶器水量窄面按384L/min，宽面3220L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流380A，频率 9HZ，得到铸坯等轴晶比例约50%的合格铸坯。
所得铸坯化学成分为C0.08wt%、Si0.18wt%、Mn0.53wt%、S.010wt%、P0.016wt%、Als 0.018wt%，且Mn：Si=2.75、Pcm0.09，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、将上述所得的钢坯热送步进式加热炉，以7.6℃/min的升温速度加热到1125℃，在炉时间173min，其中均热时间38 min。
C、将上述加热的钢坯用压力为20MPa的高压水对出炉钢坯正反面除鳞20S，以清除钢坏表面的氧化铁皮。
D、上述除鳞后的钢坏，以开轧温度1038℃进行四道次粗轧，道次变形量控制在35～40%，轧制中由相关的数学模型控制在一、三道次开启道次间除鳞水，除去钢坯的二次氧化铁皮，得到厚36mm的中间坯；中间坯在辊道上游动1min得到932℃中间坯，中间坯再按道次变形量25～30%精轧三道次，精轧的第三道次进卷取炉保温轧制，得终轧温度810℃±10℃，厚度16mm的带钢。
E、D步骤所得的带钢，采用前段冷却，本水比1:4，冷却速度21℃/s，冷却至807℃进卷取机卷取，即得热轧钢带卷。
F、将E步骤所得钢带卷自然空冷却室浊，即获得所需的抗震结构用热轧钢带，其力学性性见下表，抗震性能良好。
厚抗震结构钢的力学性能
实施例5
A、钢坯制备：
（1）将成分Si:0.32%、P0.122%、S0.018%，温度1282℃的铁水52.8t移至KR铁水预处理工位，加入氧化钙脱硫剂520Kg，搅拌时间8分40秒，处理后期搅拌停止前30秒内，加入凝渣剂30kg，搅拌停止后扒尽脱硫渣，测温1262℃，取样分析，铁水成分为C4.22%、Si0.32%、Mn0.21%、P0.122%、S 0.006%的铁水；
（2）脱S合格的铁水经LD转炉进行供氧造渣冶炼26分钟12秒，终点成分为C0.07wt%、S 0.008 wt%、P0.014wt%，出钢温度1638℃；出钢过程加入硅锰合金6.10kg/t、硅铁0.92kg/t、硅钙钡1.78kg/t、铝铁1.84kg/t进行脱氧合金化，合金加入顺序：硅锰合金→硅铁→硅钙钡→铝铁进行脱氧合金化处理；出钢时全程底吹，出钢前在钢包包底加入石灰100kg，出钢时间3分钟12秒。转炉出来的钢水再经过LF精炼控制钢水中的氧活度25ppm，并软吹吹氩5分钟22秒，充分使钢的夹物聚集上浮，提高钢水洁净度。
（3）LF处理合格的钢水，送板坯连铸机浇铸：中包温度：1531℃，拉速：1.20m/s，浇铸过热度控制11℃，结晶器水量窄面按382L/min，宽面3210L/min；二冷采用中冷模式，电磁搅拌电流380A，频率 9HZ，得到铸坯等轴晶比例约55%的合格铸坯。
所得铸坯成分为C0.09wt%、Si0.23wt%、Mn0.64wt%、S.008wt%、P0.018wt%、Als 0.022wt%，且满足Mn：Si=2.67、Pcm0.11，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、将上述所得的钢坯热送步进式加热炉，以7.5℃/min的升温速度加热到1112℃，在炉时间178min，其中均热时间46min。
C、将上述加热的钢坯用压力为20MPa的高压水对出炉钢坯正反面除鳞20S，以清除钢坏表面的氧化铁皮。
D、上述除鳞后的钢坏，以开轧温度1013℃进行四道次粗轧，道次变形量控制在30～35%，轧制中由相关的数学模型控制在一、三道次开启道次间除鳞水，除去钢坯的二次氧化铁皮，得到厚46mm的中间坯；中间坯在辊道上游动2min得到896℃中间坯；中间坯再按道次变形量25～30%精轧三道次，精轧的第三道次进卷取炉保温轧制，得终轧温度792℃±10℃，厚度20mm的带钢。
E、D步骤所得的带钢，采用前段冷却，本水比1:4，冷却速度25℃/s，冷却至568℃进卷取机卷取，即得热轧钢带卷。
F、将E步骤所得钢带卷自然空冷却室浊，即获得所需的抗震结构用热轧钢带，其力学性性见下表，抗震性能良好。
厚抗震结构钢的力学性能