[发明专利]厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度建筑用钢生产领域，特别涉及一种厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢及其制备方法。

背景技术

与传统的混凝土相比，钢材具有强度大、韧性高、延展性好等特点，因此钢结构建筑在结构性能、经济性能、环保性能等领域的显著优势。特别是其环保方面的优势，符合当前国际国内的低碳经济发展要求。

目前，在钢结构工业发展成熟的国家，钢结构在建筑结构中的占比已普遍超过40％，而我国使用钢结构的建筑占比仅6％。从建筑用钢的使用量上看，美国、日本等国钢结构用钢量已超过钢材消费量的35％，一般国家钢结构用钢量的比例也达到了10％左右；我国钢结构建筑用钢占钢材消费总量的比例为5％～6％，且88％为Q345以下级别，总体处于消费结构不合理、品种规格不配套、综合性能偏低的状况。但我国已经开始倡导建筑节能环保化，在政策的大力支持下，绿色建筑和保障房建设对住宅钢结构的需求日益增长，因此建筑用钢具有广阔的发展前景和巨大的需求量。

另外，随着钢结构建筑向高层化和大跨距的发展及节能环保的要求不断提高，需要建筑用钢板向高强度化发展。已有研究表明，在20层的建筑中，钢板抗拉强度由490MPa提高到590MPa，可节约钢材20％，因此提高建筑用钢的强度对于高层建筑的减重、降低成本具有重要意义。当前我国的建筑用钢最高级别仅为Q460级别。另外建筑的高层化，还需要大厚度的建筑用钢，当钢板厚度增加时，其成分设计和生产工艺都与较薄钢板的完全不同，特别是在提高其强度的同时，要保证其具有较低的屈强比和较好的冲击韧性，这存在很大难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢及其制备方法，能够实现建筑用钢板在厚度较大的情况下还能够保证其较高的强度、延伸率、冲击韧性及较低的屈强比等综合性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢，该结构钢按质量百分比由以下化学成分组成：C0.09～0.14％，Si0.2～0.5％，Mn1.0～1.4％，P≤0.015％，S≤0.010％，V0.04～0.07％，Cr0.3～0.5％，Mo0.1～0.5％，Ti0.015～0.03％，Nb0.02～0.04％，Ni0.2～0.6％，Cu0.1～0.25％，B0.001～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

优选地，在上述厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢中，所述结构钢的碳当量Ceq≤0.52，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.27。

优选地，在上述厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢中，所述结构钢的屈服强度≥630MPa，抗拉强度≥785MPa，屈强比≤0.83。

优选地，在上述厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢中，C0.10～0.13％，Si0.30～0.35％，Mn1.0～1.25％，P≤0.015％，S≤0.010％，V0.05～0.06％，Cr0.4～0.5％，Mo0.3～0.4％，Ti0.02～0.03％，Nb0.025～0.03％，Ni0.2～0.6％，Cu0.2～0.25％，B0.001～0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

制备上述厚规格低屈强比高强度建筑用结构钢的方法，包括冶炼、精炼、连铸、加热、轧制、冷却以及热处理步骤，其中：

所述轧制步骤中，将加热后的连铸坯进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制的开轧温度为1070℃～1120℃，轧制道次6-10，道次压下量≥15mm，所述第一阶段轧制后的轧件厚度为成品厚度的2-4倍；第一阶段轧制后待温到900℃～950℃进行第二阶段轧制，轧制6-10道次，道次压下量≥10mm；最终得到轧制后的结构钢；

所述热处理步骤中，将冷却至室温的结构钢依次进行亚温淬火和回火处理，所述亚温淬火的加热温度为780～900℃，保温时间为15min～100min；所述回火的加热温度为450～550℃，保温时间60min～150min。

优选地，在上述方法中，在所述轧制步骤中，所述第一阶段轧制的终轧温度为1000℃～1050℃。

优选地，在上述方法中，在所述加热步骤中，加热温度为1200℃～1250℃，保温时间为100min～180min。

优选地，在上述方法中，所述保温时间为120min～150min。

优选地，在上述方法中，在所述轧制步骤中，所述第二阶段轧制的终轧温度800℃～850℃。