600MPa级低屈强比高性能建筑用钢板及其生产方法与流程

本发明属于冶金制造领域，具体涉及一种600mpa级低屈强比高性能建筑用钢板及其生产方法。

背景技术：

中厚板产品广泛应用于高层建筑结构、桥梁、锅炉压力容器及其船舶工程。目前，钢结构建筑已被广泛地应用于厂房建设、民用建筑和公共建筑中，在现有技术、装备条件下，开发高性能建筑用钢，使其在经济发展中发挥更大的作用是当前建筑行业关注的热点问题。

目前，钢结构建筑在国内广泛推广，但其用钢等级基本以345强度级别为主，部分如鸟巢、杭州亚运会主场馆使用了460强度级别，500gj还从未被工程应用，高强建筑结构用钢要求具有较低的屈强比，具有抗过载、抗震性能和耐腐蚀性能。

gb/t19879-2015新版首次将q500gj、q550gj纳入本规范，在不久的将来，高强建筑用钢在大跨度建筑工程方面必将会得到应用。目前，相关强度的q500gje主要以调质态交货，与tmcp态相比，由于增加热处理工序，流程更为复杂，生产成本更高。公告cn201710685006的发明“一种q500gjd调质态浇铸结构钢板及其制造方法”，它与本发明的q500gje不同之处在于：（1）是采用调质态生产工艺复杂，流程长，热处理成本高；（2）冲击等级为d级，无法在-40℃环境下应用；（3）不具备优良的耐蚀性能，在钢结构加工使用过程需做防腐涂层处理。

技术实现要素：

本发明的目的是开发一种600mpa级具有低屈强比、耐腐蚀性、低温韧性等高附加值为一体的高性能建筑结构用q500gje钢及其低成本、短流程的生产方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种600mpa级低屈强比高性能建筑用钢，所述钢板的化学成分按质量百分比计为，c：0.08～0.12、si：0.20～0.30、mn：1.40～1.60、als：0.020～0.035、s≤0.010、p≤0.012、cr：0.30～0.50、ni：0.17～0.22、cu：0.25～0.32、nb：0.020～0.040、ti：0.015～0.025，其余为fe及不可避免的杂质；其牌号为q500gje，交货状态为tmcp态。als为酸溶铝。

本发明涉及的建筑钢板厚度20～40mm，组织类型为针状铁素体+贝氏体+m-a岛构成的混合组织，且m-a岛组织面积百分数≤2%。其屈服强度550～580mpa，抗拉强度680～720mpa，伸长率≥20%；屈强比≤0.85，-40℃冲击功大于等于120j，耐腐蚀指数i值≥6.0。

本发明所述钢板的生产方法，包括以下工序：铁水预处理→转炉→lf精炼→rh真空处理→铸坯缓冷→轧制→钢板堆冷→检验入库。

进一步地，本发明所述转炉工序，采用顶底复吹冶炼，转炉终点c≤0.06%，[c%]·[o%]浓度积≤0.0024%，出钢过程使用al强脱氧，全程吹氩搅拌，促进脱氧产物上浮去除。

进一步地，本发明所述lf精炼和rh真空处理工序，采用lf+rh双联精炼处理，钢水温度≥1580℃，全氧小于25ppm，氢含量≤2ppm，软吹时间≥10min，rh破真空后进行喂钙处理，对al2o3类夹杂物进行变质处理。

进一步地，本发明所述铸坯缓冷工序，采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.85～0.95m/min；使用电磁搅拌，提高铸坯等轴晶率，采用铸坯凝固前沿总压下30mm工艺，提升铸坯致密度，有效改善内在质量，铸坯下线缓冷；

进一步地，本发明所述轧制工序，坯料加热至1200℃，在炉时长≥250min，采用加热炉快烧+高压水除磷，有效解决含铜钢除磷不净问题，钢板表面质量优异；

采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度≥1020℃，粗轧阶段采用大压下量，保证粗轧单道次压下量≥25mm，保证获得细小均匀的铁素体晶粒，待温厚度按照2～3倍成品厚度，精轧终轧温度≤800℃，抛钢速度1m/s；

进一步地，本发明所述钢板堆冷工序，轧后驰豫时间15s，使用冷喷水冷却，开冷温度750℃～780℃，终冷温度≤650℃。

进一步地，本发明所述检验入库工序，使用耐高温苫布遮盖，有效释放钢中的氢，缓冷36小时，超声波探伤等级达到i级，入库。

本发明的有益效果：

本发明工序流程短、成本低，钢板具有低屈强比抗震、优良低温韧性及耐腐蚀高附加值。

附图说明

图1为本发明实施例1的钢板金相组织图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种600mpa级低屈强比高性能建筑用钢及其生产方法如下所述。

本生产中钢种牌号为q500gje，钢板厚度为20mm。

本厚度钢板的生产工艺流程为：铁水预处理→转炉→lf精炼→rh真空处理→铸坯缓冷→轧制→钢板堆冷→检验入库。

所述20mm厚度q500gje化学成分按照质量百分比计为：c：0.12、si：0.20、mn：1.60、als：0.025、s：0.002、p：0.010、cr：0.30、ni：0.20、cu：0.30、nb：0.025、ti：0.018，其余为fe及不可避免的杂质。

本发明所述转炉工序，采用顶底复吹冶炼，转炉终点c=0.06%，[c%]·[o%]浓度积0.0022%，出钢过程使用al强脱氧，全程吹氩搅拌30min，促进脱氧产物上浮去除；

本发明所述精炼工序，采用lf+rh双联精炼处理，有效控制成分满足20mmq500gje要求及钢水温度1580℃，rh真空处理后全氧23ppm，氢含量2ppm，软吹时间15min，rh破真空后进行喂钙处理，钢中钙含量达到20ppm，对al2o3类夹杂物进行变质处理；

本发明所述连铸工序，采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.85m/min；使用电磁搅拌，电流400a，频率5hz，有效提高铸坯等轴晶率，采用铸坯凝固前沿总压下30mm工艺，提升铸坯致密度，有效改善内在质量；

本发明所述加热工艺，坯料加热至1200℃，在炉时长255min，采用加热炉快烧+高压水除磷≥20mpa，有效解决含铜钢除磷不净问题，钢板表面质量优异；

本发明所述轧制工艺，采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1050℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm，待温厚度按照50mm，终轧温度790℃，抛钢速度1m/s，轧后驰豫时间15s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度760℃，终冷温度630℃。

本发明所述钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷36小时，超声波探伤等级达到i级。钢板力学性能检测结果见表1，金相组织（针状铁素体+贝氏体+m-a岛混合组织，其中m-a岛组织面积百分比≤2%）如图1。

实施例2

一种600mpa级低屈强比高性能建筑用钢及其生产方法如下所述。

本生产中钢种牌号为q500gjez15，钢板厚度为40mm。

本厚度钢板的生产工艺流程为：铁水预处理→转炉→lf精炼→rh真空处理→铸坯缓冷→轧制→钢板堆冷→检验入库。

所述40mm厚度q500gjez15化学成分按照质量百分比计为：c：0.08、si：0.30、mn：1.40、als：0.035、s：0.003、p：0.009、cr：0.50、ni：0.22、cu：0.25、nb：0.040、ti：0.025，其余为fe及不可避免的杂质。

本发明所述转炉工序，采用顶底复吹冶炼，转炉终点c=0.045%，[c%]·[o%]浓度积0.0023%，出钢过程使用al强脱氧，全程吹氩搅拌35min，促进脱氧产物上浮去除；

本发明所述精炼工序，采用lf+rh双联精炼处理，有效控制成分及钢水温度1585℃，rh真空处理后全氧20ppm，氢含量1.8ppm，软吹时间13min，rh破真空后进行喂钙处理，钢中钙含量达到18ppm，对al2o3类夹杂物进行变质处理；

本发明所述连铸工序，采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.95m/min；使用电磁搅拌，电流400a，频率5hz，有效提高铸坯等轴晶率，采用铸坯凝固前沿总压下30mm工艺，提升铸坯致密度，有效改善内在质量；

本发明所述加热工艺，坯料加热至1200℃，在炉时长260min，采用加热炉快烧+高压水除磷≥20mpa，有效解决含铜钢除磷不净问题，钢板表面质量优异；

本发明所述轧制工艺，采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1080℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm，待温厚度按照100mm，终轧温度780℃，抛钢速度1m/s，轧后驰豫时间15s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度750℃，终冷温度600℃。

本发明所述钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷48小时，超声波探伤等级达到i级。钢板力学性能检测结果见表1。

实施例3

一种600mpa级低屈强比高性能建筑用钢及其生产方法如下所述。

本生产中钢种牌号为q500gjez15，钢板厚度为25mm。

本厚度钢板的生产工艺流程为：铁水预处理→转炉→lf精炼→rh真空处理→铸坯缓冷→轧制→钢板堆冷→检验入库。

所述25mm厚度q500gjez15化学成分按照质量百分比计为：c：0.09、si：0.28、mn：1.46、als：0.031、s：0.002、p：0.010、cr：0.40、ni：0.20、cu：0.28、nb：0.032、ti：0.020，其余为fe及不可避免的杂质。

本发明所述转炉工序，采用顶底复吹冶炼，转炉终点c=0.055%，[c%]·[o%]浓度积0.0024%，出钢过程使用al强脱氧，全程吹氩搅拌35min，促进脱氧产物上浮去除；

本发明所述精炼工序，采用lf+rh双联精炼处理，有效控制成分及钢水温度1590℃，rh真空处理后全氧20ppm，氢含量1.8ppm，软吹时间14min，rh破真空后进行喂钙处理，钢中钙含量达到18ppm，对al2o3类夹杂物进行变质处理；

本发明所述连铸工序，采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.95m/min；使用电磁搅拌，电流400a，频率5hz，有效提高铸坯等轴晶率，采用铸坯凝固前沿总压下30mm工艺，提升铸坯致密度，有效改善内在质量；

本发明所述加热工艺，坯料加热至1200℃，在炉时长275min，采用加热炉快烧+高压水除磷≥20mpa，有效解决含铜钢除磷不净问题，钢板表面质量优异；

本发明所述轧制工艺，采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1080℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm，待温厚度按照100mm，终轧温度785℃，抛钢速度1m/s，轧后驰豫时间15s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度760℃，终冷温度590℃。

本发明所述钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷48小时，超声波探伤等级达到i级。钢板力学性能检测结果见表1。

实施例4

一种600mpa级低屈强比高性能建筑用钢及其生产方法如下所述。

本生产中钢种牌号为q500gjez15，钢板厚度为35mm。

本厚度钢板的生产工艺流程为：铁水预处理→转炉→lf精炼→rh真空处理→铸坯缓冷→轧制→钢板堆冷→检验入库。

所述35mm厚度q500gjez15化学成分按照质量百分比计为：c：0.11、si：0.30、mn：1.60、als：0.035、s：0.003、p：0.009、cr：0.50、ni：0.22、cu：0.30、nb：0.035、ti：0.018，其余为fe及不可避免的杂质。

本发明所述转炉工序，采用顶底复吹冶炼，转炉终点c=0.050%，[c%]·[o%]浓度积0.0022%，出钢过程使用al强脱氧，全程吹氩搅拌25min，促进脱氧产物上浮去除；

本发明所述精炼工序，采用lf+rh双联精炼处理，有效控制成分及钢水温度，rh真空处理后全氧18ppm，氢含量1.4ppm，软吹时间15min，rh破真空后进行喂钙处理，钢中钙含量达到28ppm，对al2o3类夹杂物进行变质处理；

本发明所述连铸工序，采用宽厚板坯连铸机生产铸坯断面尺寸为280*1800mm，铸机拉速稳定控制0.95m/min；使用电磁搅拌，电流400a，频率5hz，有效提高铸坯等轴晶率，采用铸坯凝固前沿总压下30mm工艺，提升铸坯致密度，有效改善内在质量；

本发明所述加热工艺，坯料加热至1200℃，在炉时长265min，采用加热炉快烧+高压水除磷≥20mpa，有效解决含铜钢除磷不净问题，钢板表面质量优异；

本发明所述轧制工艺，采用粗轧+精轧双机架轧制，粗轧开轧温度1050℃，粗轧阶段单道次压下量≥25mm，待温厚度按照105mm，终轧温度770℃，抛钢速度1m/s，轧后驰豫时间20s，使用超快冷喷水冷却，开冷温度770℃，终冷温度580℃。

本发明所述钢板下线缓冷，使用高温苫布遮盖，缓冷48小时，超声波探伤等级达到i级。钢板力学性能检测结果见表1。

性能结果表表1