[发明专利]一种大厚度高层建筑用结构钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及以一种大厚度高层建筑用结构钢板，同时还涉及一种该钢板的生产方法。

背景技术

GB/T19879-2005《建筑结构用钢板》中规定的钢板最大厚度100mm，而实际市场需求的建筑结构钢板厚度已经达到120mm，而且内部质量要达到国际（GB/T2970-2004或JB/T4730-2005）Ⅱ级探伤标准的要求。就目前的现有技术而言，厚度100mm以上建筑用结构钢板都是采用大钢锭轧制成材，具有成材率低、成本高、价格高的缺点，影响了该种钢板的生产和使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种大厚度（厚度达到120mm,超出国标范围）、低成本高层建筑用结构钢板。该钢板是由连铸坯轧制成材，成材率提高13%，具有大厚度、低成本、内部质量达到JB/T4730.3-2005中Ⅱ级探伤标准的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种大厚度高层建筑用结构钢板（Q390GJC/Z35），是由以下重量百分含量的组分熔炼而成：C：0.16%～0.19%，Si≤0.55%，Mn：1.40%～1.55%，P≤0.012%，S≤0.003%，TAl(总铝)：0.020%～0.050%，Nb：0.020%～0.030%，V：0.035%～0.050%，Ni：≤0.30%，Cr：≤0.30%，Ti：≤0.05%，余量为Fe及不可避免的杂质。其中Ceq：0.40%～0.47%。

本发明钢板采用化学成分设计，碳、锰促进珠光体形成、增加珠光体相对含量从而提高强度的作用,同时锰具有固溶强化作用；加入少量的Nb的碳氮化物在加热过程阻止晶粒长大，为最终钢板晶粒细小提供基本准备，扩大钢板控轧窗口，细化晶粒，提高强韧性；V的碳氮化物在轧后冷却过程沉淀析出，提高强度；通过后续合理的热处理工艺，钢板具有良好的综合力学性能。

钢板中各组分及含量在本发明中的作用是：

C：0.16%～0.19%，碳对钢的屈服强度、抗拉强度、焊接性能产生显著影响，碳促进珠光体形成显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。同时该含量范围减少了连铸凝固过程的包晶反应，提高了钢坯以至钢板的表面质量。

Si：≤0.55%，在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂使用，提高钢质纯净度，从而提高钢板内部质量。

Mn：1.40%～1.55%，锰合金成本低廉，促进珠光体形成、增加珠光体相对含量从而提高强度的作用,同时锰具有固溶强化作用和细化晶粒作用，提高强度能增加钢的韧性、强度和硬度，改善钢的热加工性能。锰量过高，易出现中心偏析。

P≤0.012%，S≤0.003%：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：0.020%～0.050%，铝是炼钢过程的终脱氧剂，可以将钢中氧含量和夹杂物降到很低的水平，提高连铸坯的纯净度、致密度，提高钢板的内部质量；同时钢中残余少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。

Nb：0.020%～0.030%，铌的碳氮化物可以在加热过程阻止晶粒长大，从而为最终钢板晶粒细小提供基本准备；铌的加入还可以促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，扩大控轧窗口，有效地细化显微组织，并通过析出强化基体，焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。但铌的碳氮化物在连铸凝固过程析出，提高连铸坯的裂纹敏感性，增加连铸坯的表面裂纹，必须通过连铸生产过程的二次冷却工艺配合不同冷却区段的冷却强度匹配加以避免。

V：0.035%～0.050%，钒V的碳氮化物在轧后冷却过程沉淀析出，提高强度；钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。钒的碳氮化物在连铸凝固过程析出，提高连铸坯的裂纹敏感性，增加连铸坯的表面裂纹，必须通过连铸生产过程的二次冷却工艺配合不同冷却区段的冷却强度匹配加以避免，钒的裂纹敏感性稍低于铌。

Ti：钛是良好的脱氧剂，钢中加Ti可与C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，这些化合物具有好的晶粒细化效果；Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物可以在连铸坯加热过程阻止晶粒长大；Ti还可以固氮，从而提高钢板抗时效性能。对于本发明Q390GJC/Z35，不必有意添加Ti，钢中的Ti属于原料带入最后去除不掉的残余含量，一般不超过0.005%。