[发明专利]一种590MPa级低屈强比低碳当量建筑用钢板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金高强度钢的制备方法，特别是涉及一种节约型590MPa级低屈强比低碳当量建筑用钢板的制制备方法。

背景技术

近年来，建筑钢结构获得了迅速的发展。特别是高层钢结构的出现，开辟了建筑钢结构的新领域。但是随着建筑钢结构的快速发展，对建筑用钢材提出了越来越高的要求，建筑用钢正向高强度、高性能、大型化方向发展。为保证钢结构的抗震性能，建筑用钢必须具有低屈强比(YR)、窄屈服点、抗层状撕裂和良好的焊接性等特点，这就是建筑用钢所要求的高性能。

随着建筑结构的高层化和大跨距的发展，在高层建筑物和大跨距框架中，支柱上易产生高应力状态，若建筑中使用490MPa钢，则钢板厚度过大，可达到100mm，这样在加工和焊接施工中都易产生质量问题。根据这种需要，建筑用钢的强度必须达到590MPa，而且性能能满足建筑用钢的需要。建筑结构使用590MPa的高性能钢板可减轻结构重量，降低建造成本，减少钢板的厚度，提高结构的可靠性。

表120层高层建筑中使用高强度效果

如表1所示，在20层的建筑中，抗拉强度由490MPa(SM50)提高到590MPa(HT60)时，框架用钢量可减少10％，但此时水平刚性较弱。若安装拉杆(brace)以提高建筑物的刚性，还可进一步节约钢材10％。由于梁断面高度的减少，册建筑物的高度可降低3％，即可节约钢材，又可节约内外的装饰材料。此外，因支柱更紧凑，则空间的利用率也增加。

为提高钢材的塑性变形能力，最重要的就是控制钢的屈强比。钢材的屈强比越低，在发生地震时钢结构建筑所产生的应力集中和应力梯度可以使构件在很宽的范围内产生塑性变形，能吸收更多的地震能。若钢的屈强比较高，会产生局部的应力集中和局部的大变形，造成结构吸收的能量减少。因此，低屈强比在太高建筑结构的抗震性能上是一个必要条件。通常，随钢的抗拉强度的提高，钢的屈服强度亦将提高。这是由于较低强度的钢，其显微组织中含有较多的铁素体，因而屈服强度也低，但是当钢的强度提高到590MPa和780MPa时，其显微组织主要为贝氏体和马氏体，所以屈强比显著提高。

日本JFE钢铁公司在JP2005068478A、JFE Technical Report No.5的第45～52页和NipponSteel钢铁公司在Nippon Steel Technical Report No.90的第53～58页都介绍了590MPa高性能建筑用钢的制造方法，均需要添加一定量的Cu、Cr、Ni、Mo等贵重合金元素，特别是对于我国来说，Cu、Ni、Mo均为稀缺元素，这样就相对增加了钢材的成本，同时Cu、Cr元素的加入，给钢材的冶炼和连铸也带来了困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有建筑用钢材存在的问题，提供一种590Mpa级低屈强比低碳当量建筑用钢板的制造方法，是在Q460结构钢的基本成分基础上，通过化学成分的优化设计，控轧工艺的进一步完善，合理的热处理工艺制度来实现590Mpa级别高性能建筑用钢的生产，不仅抗拉强度达到600～660MPa，上屈服强度为490～520MPa，延伸率为25～35％，金相组织为25～40％回火索氏体/贝氏体基体，其他为块状铁素体的复相组织，而且还达到节约稀缺的合金元素。

实现本发明的技术方案是：以化学成分C、Si、Mn、P、S、Nb、V、Al_t和Fe为原料，经过冶炼，并连铸成坯料，将坯料加热至温度为1190～1210℃后，进行两阶段轧制，轧后进行两相区淬火+高温回火热处理，其特征在于化学成分重量百分比为C 0.15，Si 0.37，Mn 1.41，Al_t 0.0295，Nb 0.031，V 0.081，P 0.014，S 0.005，其余为平衡的Fe；坯料达到预定温度后，在奥氏体再结晶区、未再结晶区控制轧制，一阶段开轧温度为1150℃，一阶段终轧温度为1040～1060℃，待温钢坯厚度为46～90mm，二阶段开轧温度为940～910℃，二阶段终轧温度为840～870℃，道次间空冷；轧后3～8℃/s冷速冷却至室温；在760～810℃进行淬火，500℃回火，最终获得高性能建筑用钢板。

上述所获取的高性能建筑用钢板的金相组织为25～40％回火索氏体/贝氏体基体，其它为块状铁素体的复相组织；其机械性能抗拉强度为600～660MPa，上屈服强度为490～520MPa，屈强比＜0.8，延伸率为25～35％，钢种具有优良的焊接性能，其碳当量CE％：0.40，焊接裂纹敏感指数Pcm％：0.24。