專利名稱：一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金技術領域，特別涉及一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板及其制
造方法。
背景技術：
鋼結構建筑具有可工業(yè)化生產、施工速度快、強度高以及抗震性好等優(yōu)點，代表了 當今建筑業(yè)發(fā)展的新潮流。近年來全國各地高層建筑發(fā)展迅猛，對建筑結構用鋼的強度、焊 接性、抗震性等提出了更高的要求，因此開發(fā)出強度級別更大的建筑用鋼非常必要。在抗震 設計中，屈強比是表征材料均勻延伸變形的重要指標，屈強比低則材料具有良好的加工硬 化能力和較高的均勻塑性變形能力，使得鋼結構可以吸收較多的地震能量，有效的緩解了 應力集中，從而推遲了構件局部超載失穩(wěn)和突然斷裂的發(fā)生。目前，已有關于低屈強比建筑用鋼板的新技術公開，如日本JFE鋼鐵公司在JFE Technical Report No. 18 (23 28頁)中公開了一種780MPa級低屈強比鋼板，該鋼的化 學成分為 C 0.06，Si 0.18，Mn 1. 98，合金元素有 Cu、Ni、Cr 及 Nb、V、Ti，碳當量 Ceq=O. 54， Pcm=O. 24 ；生產工藝為兩階段控軋后，利用加速冷卻系統(tǒng)將鋼板快速降溫至貝氏體開 始轉變前的過冷奧氏體區(qū)，恒溫滯留一段時間后再利用加熱裝置(HOP，Heat-treatment On-line Process)以高速率升溫到Acl以下高溫區(qū)，獲得了回火貝氏體與M-A相組成的 復相組織，實現(xiàn)高強度與低屈強比；達到的性能指標針對12mm厚度鋼板，屈服強度為 688MPa，抗拉強度為923MPa，伸長率為23%，屈強比為0. 75，0°C沖擊功為188J ；針對25mm厚 度鋼板，屈服強度為703MPa，抗拉強度為912MPa，伸長率為33%，屈強比為0. 77，0°C沖擊功 為216J ；該工藝對生產設備要求高，只有依靠TMCP和感應加熱型在線熱處理HOP設備的緊 湊串列配置才能實現(xiàn)，目前只有JFE的Fukuyama廠擁有該生產線。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種780MPa級低屈強比建筑用 鋼板及其制造方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是設計優(yōu)化的780MPa級低屈強比建筑用鋼板成分， 基于以超快速冷卻(UFC)為核心的新一代TMCP技術，設計一種制造方法，獲得780MPa級低 屈強比建筑用鋼板的顯微組織為貝氏體鐵素體基體、其上彌散分布的10 25% M-A相以及 少量針狀鐵素體所構成的復相組織，抗拉強度Rm彡780MPa,屈服強度RpO. 2彡630MPa,屈 強比YR ( 0. 8，伸長率A彡16%, -40°C沖擊功Akv彡150J ；
所述的780MPa級低屈強比建筑用鋼板，其化學成分按重量百分比為C 0. 05 0. 07 %，Si 0. 2 0. 3 %，Mn 1. 8 2. 0 %，S 彡 0. 005 %，P 彡 0. 008 %，Alt 0. 02 0. 03%, Nb 0. 02 0. 03 %，Cr 0. 15 0. 3 %，Ni 0. 2 0. 4 %，Ti 0. 01 0. 03 %，Cu 0. 2 0.4 %，Mo 0.25 0.4 %，余量為Fe及不可避免的夾雜；同時滿足碳當量Ceq(%) =C + Mn/6 + (Mo+Cr+V) /5 + (Ni+Cu)/15 < 0· 6 且焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm (%) =C + Si/30 +(Mn+Cu+Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B < 0· 3。所述的780MPa級低屈強比建筑用鋼板的制造方法，步驟如下
(1)冶煉按鋼板的化學組成重量百分比進行原料配置，在真空熔煉爐中進行冶煉，并 經鍛造機加工得到坯料；
(2)坯料加熱奧氏體化將坯料加熱至1190 1210°C，保溫0.5 1小時；
(3)控制軋制將加熱后的坯料進行兩階段的控制軋制，一階段軋制開軋溫度為 1130 1160°C，終軋溫度為1020 1080°C，在奧氏體再結晶區(qū)域采用大壓下量連續(xù)3 5 道次軋制，道次壓下率均在15%以上；二階段軋制待溫厚度為(2 3) X板厚(mm)，開軋 溫度為890 940°C，終軋溫度為800 850°C，在未再結晶區(qū)進行4 6道次軋制，累積壓 下率大于50% ；
(4)冷卻將軋制后的坯料進行冷卻，冷卻速率在30 100°C/s之間，將鋼板冷卻到 400 600°C，然后空冷至室溫。本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明提出的一種高強度低屈強比鋼板的制造方法，克服了傳統(tǒng)工藝的多次熱處 理對生產效率及能耗等的不利影響，同時也避免了上述提及的日本JFE鋼鐵公司HOP設備 難以實現(xiàn)的問題，超快速冷卻設備已在國內幾家鋼鐵企業(yè)安裝、調試，可以滿足工藝裝備要 求，保證了本發(fā)明所涉及制造方法的可行性；
(2)本發(fā)明的低屈強比建筑用鋼的顯微組織為貝氏體鐵素體基體、其上彌散分布的 10 25% M-A相及少量針狀鐵素體所構成的復相組織，與傳統(tǒng)生產工藝得到的鐵素體一回 火索氏體相比更容易獲得高強度，鋼的抗拉強度級別提升至780MPa級；
(3)本發(fā)明的780MPa級低屈強比建筑用鋼板，其化學組成經多次優(yōu)化調整后，兼顧了 貝氏體鐵素體基體的適度細化、強韌性能的提高、耐大氣腐蝕性、復相組織的生成條件、冷 卻工藝窗口的可控范圍以及焊縫的組織性能等，同時該鋼具有較低的碳當量及焊接裂紋敏 感性指數(shù)；
(4)本發(fā)明的780MPa級低屈強比建筑用鋼板具有良好的綜合力學性能，其冶煉、軋制、 冷卻等工序無復雜及苛刻的控制要求，生產工藝比較簡單。
圖1為本發(fā)明780MPa級低屈強比建筑用鋼板的金相組織照片。
具體實施例方式實施例1 首先按鋼的化學成分重量百分比為C 0. 05 %，Si 0. 21 %，Mn 1. 9 %，P 0.004 %，S 0.002 %，Alt 0.02 %,Nb 0.023 %，Ti 0.011 %, Cu 0.26 %, Ni 0.23 %, Cr 0.21
%，Mo 0.3 %，余量為Fe及不可避免的夾雜，進行原料配置，在真空熔煉爐中進行冶煉獲得坯 料；經鍛造機加工成8Omm(厚)XlOOmm(寬)Xl2Omm(長)；然后，將坯料加熱至1200°C ； 保溫30min后利用450軋機進行軋制，第一階段開軋溫度控制為1135°C，第一階段終軋溫度 控制為1030°C，經4道次軋制至30mm厚度待溫，第二階段開軋溫度控制為935°C，第二階段 終軋溫度控制為850°C，經4道次軋制至12mm厚度；軋制結束后利用軋機出口附近配置的 超快速冷卻(UFC)設備進行控制冷卻，以75°C /s的冷速冷卻至485°C，然后空冷至室溫；最終獲得的顯微組織為貝氏體鐵素體基體、約21. 3 22. 5%的M-A相以及針狀鐵素體 所組成的復相組織。力學性能屈服強度RpO. 2為705MPa，抗拉強度Rm為940MPa，屈強比 YR 為 0. 75，伸長率 A 為 18. 75%, _40°C沖擊功 Akv 為 159J。實施例2 首先按鋼的化學成分按重量百分比為C 0. 06 %，Si 0. 25 %，Mn 1. 85 %，P 0. 003 %，S 0. 004 %，Alt 0. 02 %，Nb 0. 021 %，Ti 0. 012 %，Cu 0. 23 %，Ni 0. 22 %，
Cr 0.2 %，Mo 0.3 %，余量為Fe及不可避免的夾雜，進行原料配置，在真空熔煉爐中進行冶 煉，獲得坯料；經鍛造機加工成IOOmm (厚)X IOOmm (寬)X 120mm (長)；然后，將坯料加熱至 1200°C ；保溫45min后利用450軋機進行軋制，第一階段開軋溫度控制為1140°C，第一階段 終軋溫度控制為1055°C，經3道次軋制至45mm厚度待溫，第二階段開軋溫度控制為905°C， 第二階段終軋溫度控制為830°C，經4道次軋制至20mm厚度；軋制結束后利用軋機出口附 近配置的超快速冷卻(UFC)設備進行控制冷卻，以58°C /s的冷速冷卻至428°C，然后空冷 至室溫；
最終獲得的顯微組織為貝氏體鐵素體基體、約17. 5 18. 9%的M-A相以及針狀鐵素體 所組成的復相組織。力學性能屈服強度RpO. 2為650MPa，抗拉強度Rm為830MPa，屈強比 YR 為 0. 783，伸長率 A 為 18. 0%, _40°C沖擊功 Akv 為 240J。實施例3 首先按鋼的化學成分重量百分比為C 0. 07 %，Si 0. 29%，Mn 1. 95 %，P 0.004 %，S 0.003 %，Alt 0.03 %，Nb 0.03 %，Ti 0.025 %，Cu 0.36 %, Ni 0.37 %, Cr 0.28 %，Mo 0. 38 %，余量為Fe及不可避免的夾雜，進行原料配置，在真空熔煉爐中進行冶煉獲得 坯料；經鍛造機加工成I8Omm(厚)X I2Omm(寬)X I8Omm(長)；然后，將坯料加熱至1200°C； 保溫60min后利用450軋機進行軋制，第一階段開軋溫度控制為1155°C，第一階段終軋溫度 控制為1070°C，經3道次軋制至IOOmm厚度待溫，第二階段開軋溫度控制為890°C，第二階 段終軋溫度控制為800°C，經6道次軋制至40mm厚度；軋制結束后利用軋機出口附近配置 的超快速冷卻(UFC)設備進行控制冷卻，以31°C /s的冷速冷卻至420°C，然后空冷至室溫；
最終獲得的顯微組織為貝氏體鐵素體基體、約16. 3 16. 9%的M-A相以及針狀鐵素體 所組成的復相組織。力學性能屈服強度RpO. 2為660MPa，抗拉強度Rm為850MPa，屈強比 YR為0. 77，伸長率A為21%, -40 °C沖擊功Akv為239J。
權利要求
一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板，其特征在于所述鋼板的化學成分重量百分比為C 0.05～0.07 %，Si 0.2～0.3 %，Mn 1.8～2.0 %，S ≤0.005 %，P ≤0.008 %，Alt 0.02～0.03%，Nb 0.02～0.03 %，Cr 0.15～0.3 %，Ni 0.2～0.4 %，Ti 0.01～0.03 %，Cu 0.2～0.4 %，Mo 0.25～0.4 %，余量為Fe及不可避免的夾雜；同時滿足碳當量Ceq(%) = C + Mn/6 + (Mo+Cr+V)/5 + (Ni+Cu)/15 ＜0.6，且焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm(%) = C + Si/30 + (Mn+Cu+Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B ＜0.3。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板，其特征在于鋼板的顯微 組織為貝氏體鐵素體基體、其上彌散分布有10 25% M-A相及針狀鐵素體所構成的復相組 織；抗拉強度為Rm彡780MPa,屈服強度為RpO. 2彡630MPa,屈強比為YR彡0. 8，伸長率為 A彡16%, _40°C沖擊功為Akv彡150J。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板的制造方法，其特征在于 步驟如下(1)冶煉按鋼板的化學組成重量百分比進行原料配置，在真空熔煉爐中進行冶煉，并 經鍛造機加工得到坯料；(2)坯料加熱奧氏體化將坯料加熱至1190 1210°C，保溫0.5 1小時；(3)控制軋制將加熱后的坯料進行兩階段的控制軋制，一階段軋制開軋溫度為 1130 1160°C，終軋溫度為1020 1080°C，在奧氏體再結晶區(qū)域采用大壓下量連續(xù)3 5 道次軋制，道次壓下率均在15%以上；二階段軋制待溫厚度為(2 3) X板厚(mm)，開軋 溫度為890 940°C，終軋溫度為800 850°C，在未再結晶區(qū)進行4 6道次軋制，累積壓 下率大于50% ；(4)冷卻將軋制后的坯料進行冷卻，冷卻速率在30 100°C/s之間，將鋼板冷卻到 400 600°C，然后空冷至室溫。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板的制造方法，其特征在 于所述的鋼板化學組成重量百分比是C 0. 05 0. 07 %，Si 0. 2 0. 3 %，Mn 1. 8 2. 0 %，S 彡 0. 005 %，P 彡 0. 008 %，Nb 0. 02 0. 03 %，Cr 0. 15 0. 3 %，Ni 0. 2 0. 4 %，Ti 0. 01 0. 03 %，Cu 0. 2 0. 4 %，Mo 0. 25 0. 4 %，余量為Fe及不可避免的夾雜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種780MPa級低屈強比建筑用鋼板及其制造方法。其鋼板的化學成分按重量百分比為C0.05～0.07%，Si0.2～0.3%，Mn1.8～2.0%，S≤0.005%，P≤0.008%，Nb0.02～0.03%，Cr0.15～0.3%，Ni0.2～0.4%，Ti0.01～0.03%，Cu0.2～0.4%，Mo0.25～0.4%，余量為Fe及不可避免的夾雜。工藝制度坯料加熱到1190～1210℃后，進行二階段軋制，軋后利用超快速冷卻設備冷卻，然后空冷至室溫。本發(fā)明制造的鋼具有良好的綜合力學性能和焊接性能，且生產工藝簡單，發(fā)展前景十分廣闊。
文檔編號C21D8/02GK101985725SQ20101056137
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月27日 優(yōu)先權日2010年11月27日
發(fā)明者康健, 王國棟, 王昭東, 袁國 申請人:東北大學