本發(fā)明涉及一種微合金化、熱連軋鋼帶及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑具有顯著的工業(yè)化、綠色化、標準化和可循環(huán)化等特征，越來越受各級政府重視，鋼結(jié)構(gòu)綠色建筑已上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略層面大力推廣。在全國經(jīng)濟下行壓力不斷加大的大環(huán)境和鋼鐵產(chǎn)能嚴重過剩、鋼鐵企業(yè)經(jīng)營形勢極為嚴峻的情況下，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)綠色建筑無疑成為鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)能升級的重要方向。其中，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)用鋼對抗震防震要求越來越高。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)用鋼強調(diào)牢固性，主要采用高強度鋼材；抗震結(jié)構(gòu)用鋼不僅要求具有足夠的抗拉強度和屈服強度，而且要求高延性、高韌性、低屈強比、良好的焊接性能、良好的抗層狀撕裂性能和較窄的強度波動范圍等綜合性能。

國際標準ISO 24314-2006《提高建筑物抗震性結(jié)構(gòu)鋼交貨技術(shù)條件》規(guī)定了6～125mm厚度規(guī)格的抗震結(jié)構(gòu)用中厚板、型鋼、熱軋鋼的成分和性能要求，包括：a)規(guī)定了強度波動范圍；b)規(guī)定了屈強比的上限要求；c)0℃低溫沖擊功≥27J。我國發(fā)布修訂的GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，抗震結(jié)構(gòu)用鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85，應有明顯的屈服平臺，且伸長率不得小于20％，還必須良好的焊接性能和沖擊韌性；抗震結(jié)構(gòu)體系要求“應具備必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力”。

CN104561778A公開了一種Q345級抗震鋼和用爐卷軋機生產(chǎn)Q345級抗震鋼的方法。添加Nb、V、Ti等微合金化元素，有效地提高抗震鋼的強度和韌性，具體化學成分為：C0.08～0.20％，Si0.35～0.50％，Mn1.10～1.70％，P≤0.035％，S≤0.035％，Nb0.020～0.35％，V0.02～0.05％，Ti0.010～0.050％，N≤0.012％，Als0.015～0.040％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。連鑄坯加熱溫度為1210～1240℃，保溫120～220min，板坯均熱段的時間控制在40～60min；采用壓力為15～18MPa的高壓水正、反面噴水除磷10～16min；然后在雙機架緊湊式爐卷軋機進行軋制，并控制開軋溫度1080～1150℃，進行3～6道次的連續(xù)粗軋，同時開啟道次間冷卻水；延時20～40s，然后使粗軋鋼板溫度為890～930℃，進行4道次連續(xù)精軋，并開啟道次間冷卻水，控制終軋溫度為800～840℃；軋后以10～16℃/s的冷卻速度進行層流冷卻；控制終冷溫度為560～600℃,隨即空冷至室溫。該發(fā)明制備出了具有高強度、高韌性、低屈強比、Z向性能優(yōu)良的Q345級抗震鋼板。但是由于該發(fā)明只適用于爐卷軋機，設(shè)備和工藝適應性較差。

CN103789681A和CN103780679A公開了一種低屈強比抗震鋼板及其制備方法。具體化學成分為：C 0.12～0.16％，Si 0.40～0.60％，Mn 1.30～1.50％，Nb 0.10～0.20％，Ni 0.6～0.8％，Cu 0.15～0.25％，Cr 0.4～0.6％，B 0.003～0.005％，Ti 0.03～0.06％，Al 0.025～0.045％，P≤0.010％，S≤0.015％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。所述的制備方法包括：熔煉鑄造，兩階段熱軋，道次間空冷，累積壓下率大于70％；軋制完成后，以15～25℃/s的冷卻速度將軋制形成的鋼板迅速冷卻至300℃之后空冷即可。該發(fā)明制備的抗震鋼添加了大量微合金元素，以增加鋼板的耐候性、淬透性，合金成本高，同時，該發(fā)明未公開設(shè)備條件，其設(shè)備和工藝適應性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是采用釩鈦微合金化成分路線的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮控軋控冷能力，提供一種345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶。

本發(fā)明345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，由以下重量百分比成分組成：C：0.10％～0.22％，Si：0.10％～0.40％，Mn：0.40％～1.40％，V：0.01～0.05％，Ti：0.001～0.035％，P≤0.030％，S≤0.030％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，由以下重量百分比成分組成：C：0.13％～0.18％，Si：0.10％～0.30％，Mn：0.60％～1.40％，V：0.01～0.03％，Ti：0.005～0.025％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，由以下重量百分比成分組成：C：0.16％，Si：0.19％，Mn：1.10％，V：0.03％，Ti：0.025％，P：0.016％，S：0.004％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，所述熱連軋鋼帶的屈服強度345～450MPa，抗拉強度490～610MPa，屈強比≤0.83，延伸率≥22％，0℃縱向沖擊功≥34J，屈服平臺長度≥2.0％，碳當量Ceq≤0.45％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm≤0.28％。

本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法。

上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，包括鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉復合吹煉→脫氧、合金化→爐后小平臺補喂Al線→LF精煉加熱→連鑄→板坯加熱→高壓水除鱗→粗軋→熱卷箱卷取→精軋→層流冷卻→卷取→包裝入庫的步驟，具體為：

a、板坯加熱：將板坯在溫度為1200～1260℃的條件下再加熱160～350min；

b、粗軋：將a步驟再加熱后的板坯進行5道次或7道次粗軋，每道次變形量≥20％，軋制時軋線采用全長、全數(shù)除鱗；

c、精軋：將b步驟粗軋后的板坯進行精軋，終軋溫度范圍為820～880℃；

d、層流冷卻：將c步驟精軋后的板坯進行層流冷卻，以10～30℃/s的冷卻速度冷卻到570～630℃卷取。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其中a步驟中再加熱溫度為1220～1250℃，再加熱時間為260～320min。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其中c步驟中終軋溫度為840～860℃。

上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其中d步驟中所述層流冷卻為稀疏冷卻、分段冷卻或后段冷卻方式。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其特征在于：d步驟中冷卻速率為15～25℃/s，卷取溫度為590～610℃。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)采用本發(fā)明生產(chǎn)的345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用連軋鋼帶，充分利用攀西地區(qū)特有的V、Ti等合金元素，通過充分發(fā)揮熱連軋設(shè)備的控軋控冷能力，來達到抗震結(jié)構(gòu)用鋼板的性能要求，具有合金成本低，工藝簡單，一般熱連軋均可以生產(chǎn)的特點。

(2)根據(jù)工藝-組織-性能的材料設(shè)計思路，本發(fā)明針對抗震鋼具有明顯的屈服平臺的特點，設(shè)計相應的控軋控冷工藝，降低針狀化鐵素體的比例，提高等軸狀多邊形鐵素體的比例，控制最終鐵素體晶粒大小適當，保證345MPa級抗震鋼的力學性能。

(3)本發(fā)明生產(chǎn)的345MPa級抗震結(jié)構(gòu)用熱軋鋼帶屈服強度345～450MPa，抗拉強度490～610MPa，屈強比≤0.83，延伸率≥22％，0℃沖擊功≥34J，屈服平臺長度≥2.0％，碳當量Ceq≤0.45％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm≤0.28％。相比于常規(guī)產(chǎn)品，具有低屈強比、高延展性、高沖擊韌性、窄強度波動范圍，良好的焊接性能，明顯的屈服平臺等特點。

附圖說明

圖1為實施例1得到的345MPa級抗震鋼金相組織；

圖2為實施例2得到的345MPa級抗震鋼金相組織；

圖3為對比例1得到的345MPa級熱軋鋼金相組織；

圖4為對比例2得到的345MPa級熱軋鋼金相組織的表面組織；

圖5為對比例2得到的345MPa級熱軋鋼金相組織的心部組織。

具體實施方式

本發(fā)明345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，由以下重量百分比成分組成：C：0.10％～0.22％，Si：0.10％～0.40％，Mn：0.40％～1.40％，V：0.01～0.05％，Ti：0.001～0.035％，P≤0.030％，S≤0.030％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，由以下重量百分比成分組成：C：0.13％～0.18％，Si：0.10％～0.30％，Mn：0.60％～1.40％，V：0.01～0.03％，Ti：0.005～0.025％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，由以下重量百分比成分組成：C：0.16％，Si：0.19％，Mn：1.10％，V：0.03％，Ti：0.025％，P：0.016％，S：0.004％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

其中V的作用：通過在最終鐵素體組織中析出，形成彌散細小分布的VN析出物，增加強韌性和抗疲勞性能；

Ti的作用：加入的微量Ti形成Ti(CN)析出物，在板坯加熱過程中起到細化晶粒的作用，在最終鐵素體組織中析出細小彌散分布的TiC析出物，起到析出強化作用，還能改善成品的焊接性能。

上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶，所述熱連軋鋼帶的屈服強度345～450MPa，抗拉強度490～610MPa，屈強比≤0.83，延伸率≥22％，0℃縱向沖擊功≥34J，屈服平臺長度≥2.0％，碳當量Ceq≤0.45％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm≤0.28％。

本發(fā)明所提供的345MPa級抗震結(jié)構(gòu)用連軋鋼帶具有低屈強比、高延展性、高沖擊韌性、良好的焊接性能，嚴格的強度范圍要求，以及明顯的屈服平臺，其金相組織為多邊形鐵素體+珠光體。

上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，包括鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉復合吹煉→脫氧、合金化→爐后小平臺補喂Al線→LF精煉加熱→連鑄→板坯加熱→高壓水除鱗→粗軋→熱卷箱卷取→精軋→層流冷卻→卷取→包裝入庫的步驟，具體為：

a、板坯加熱：將板坯在溫度為1200～1260℃的條件下再加熱160～350min，既保證板坯充分受熱、化學元素充分固溶，又防止奧氏體晶粒的異常長大；

b、粗軋：將a步驟再加熱后的板坯，保溫粗軋，根據(jù)成品厚度的不同，200～250mm厚的板坯進行5道次或7道次粗軋，每道次變形量必須≥20％，軋制時軋線采用全長、全數(shù)除鱗；保證奧氏體再結(jié)晶，細化奧氏體晶粒，防止出現(xiàn)混晶組織，影響成品鋼板的延展性、沖擊韌性；這里根據(jù)成品厚度不同，中間坯厚度也不同；

經(jīng)過粗軋后的鋼坯隨后進行熱卷箱卷取，所述熱卷箱例如可以為無芯移送熱卷箱；在所述熱卷箱中實現(xiàn)中間坯頭尾互換，以保證鋼坯通長的溫度均勻；同時去除二次氧化鐵皮以保證鋼坯板面光潔；

c、精軋：中間坯經(jīng)熱卷箱卷取之后即進行移位開卷，進入精軋區(qū)進行精軋，精軋入口溫度不作要求，終軋溫度范圍為820～880℃；

d、層流冷卻：將c步驟精軋后的板坯進行層流冷卻，以10～30℃/s的冷卻速度冷卻到570～630℃卷??；這是為了通過控制層流冷卻途徑，來達到控制鐵素體轉(zhuǎn)變后的形貌、大小和分布狀態(tài)，以保證產(chǎn)品的強韌性，以及具有明顯的屈服平臺。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其中a步驟中再加熱溫度為1220～1250℃，再加熱時間為260～320min。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其中c步驟中終軋溫度為840～860℃。

上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其中d步驟中所述層流冷卻為稀疏冷卻、分段冷卻或后段冷卻方式。

采用稀疏冷卻時，冷卻強度較低，鐵素體轉(zhuǎn)變速率穩(wěn)定，能夠充分均勻形核長大，形成多邊形鐵素體；采用后段冷卻時，在層流冷卻前段時相當于空冷，因此奧氏體充分形核長大，進入層流冷卻后段時過冷度低，相變后會形成多邊形鐵素體；相比之下，采用前段冷卻時冷卻強度較高，奧氏體穩(wěn)定性較差，先共析鐵素體組織和珠光體組織的轉(zhuǎn)變開始和結(jié)束溫度都降低，低溫相變后易形成針狀化鐵素體。制備抗震結(jié)構(gòu)用鋼時層流冷卻速度不能過高，比如采取超快冷的層流冷卻工藝時，在鋼板表面形成貝氏體組織，由于貝氏體組織中原始可動位錯密度較高，C、N元素在位錯附近形成的柯氏氣團對位錯的釘扎作用較低，受拉伸時位錯大量脫釘，受力時位錯之間作用強烈，導致鋼板進行拉伸試驗時屈服平臺較短甚至不產(chǎn)生屈服平臺，對于結(jié)構(gòu)鋼抵抗地震、吸收能量不利。

進一步的，上述345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱連軋鋼帶的制備方法，其特征在于：d步驟中冷卻速率為15～25℃/s，卷取溫度為590～610℃。

本發(fā)明涉及的345MPa級釩鈦微合金化抗震結(jié)構(gòu)用熱鋼帶，充分利用攀西地區(qū)釩鈦資源，采用釩鈦微合金化成分路線，工藝簡單，熱連軋后采用稀疏冷卻或分段冷卻方式，以10～30℃/s的冷卻速度冷卻到570～630℃卷取，通過控軋控冷降低針狀化鐵素體的比例，提高多邊形鐵素體的比例，控制最終鐵素體晶粒大小適當，保證345MPa級抗震結(jié)構(gòu)用鋼具有良好的抗震性能。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。

實施例1

10.85mm厚的345MPa級抗震結(jié)構(gòu)用鋼，采用釩鈦微合金化成分路線，經(jīng)過鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF加熱爐精煉、連鑄得到鋼坯，具體化學成分重量百分比為：0.16％C-0.19％Si-1.10％Mn-0.03％V-0.025％Ti-0.016％P-0.004％S；鋼坯再加熱溫度為1245℃，再加熱時間280min；粗軋采用5道次軋制，各道次壓下率為26％，27％，29％，30％，30％，中間坯厚度為38mm；精軋為6機架熱連軋，各道次壓下率分別為35％，34％，0，27％，0，11％，終軋溫度為841℃，精軋結(jié)束后，采用稀疏冷卻方式以16.8℃/s的冷卻速度冷卻到600℃。

經(jīng)檢測，本實施例所生產(chǎn)的345MPa級抗震鋼組織性能為：Rel：395MPa，Rm：543MPa，A：26.0％，Rel/Rm：0.73，0℃縱向沖擊功：121J，屈服平臺長度：2.1％，碳當量Ceq：0.34％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm：0.22％，金相組織為多邊形鐵素體+珠光體(見圖1)，晶粒度為11.5級。

實施例2

7.5mm厚的345MPa級抗震結(jié)構(gòu)用鋼，采用釩鈦微合金化成分路線，經(jīng)過鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF加熱爐精煉、連鑄得到鋼坯，具體化學成分重量百分比為：0.15％C-0.13％Si-1.0％Mn-0.04％V-0.026％Ti-0.014％P-0.010％S；鋼坯再加熱溫度為1220℃，再加熱時間305min；粗軋采用5道次軋制，各道次壓下率為28％，28％，30％，30％。30％，中間坯厚度為36mm；精軋為6機架熱連軋，各道次壓下率分別為35％，34％，0，25％，20％，11％，終軋溫度為847℃，精軋結(jié)束后，采用稀疏冷卻方式以17℃/s的冷卻速度冷卻到605℃。

經(jīng)檢測，本實施例所生產(chǎn)的345MPa級抗震鋼組織性能為：Rel：399MPa，Rm：546MPa，A：27.5％，Rel/Rm：0.73，0℃縱向沖擊功：131J，屈服平臺長度：2.4％，碳當量Ceq：0.34％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm：0.22％，金相組織為多邊形鐵素體+珠光體(見圖2)，晶粒度為11級。

對比例1

9.5mm厚的345MPa級熱軋鋼，采用中鈦微合金化成分路線，經(jīng)過鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF加熱爐精煉、連鑄得到鋼坯，具體化學成分重量百分比為：0.17％C-0.25％Si-0.41％Mn-0.061％Ti-0.015％P-0.006％S；鋼坯再加熱溫度為1190℃，再加熱時間253min；粗軋采用5道次軋制，中間坯厚度為36mm，精軋為6機架熱連軋，終軋溫度為831℃，精軋結(jié)束后，采用稀疏冷卻方式以19.8℃/s的冷卻速度冷卻到560℃。

經(jīng)檢測，本對比例所生產(chǎn)的345MPa級熱軋鋼組織性能為：Rel：462MPa，Rm：599MPa，A：25.0％，Rel/Rm：0.78，0℃縱向沖擊功為22J，屈服平臺長度：0.3％，碳當量Ceq：0.24％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm：0.20％，金相組織為針狀化鐵素體+珠光體(見圖3)，晶粒度為11.5級。

對比例2

7.5mm厚的345MPa級熱軋鋼，采用C-Mn鋼成分路線，經(jīng)過鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF加熱爐精煉、連鑄得到鋼坯，具體化學成分重量百分比為：0.17％C-0.20％Si-0.68％Mn-0.016％P-0.006％S；鋼坯再加熱溫度為1185℃，再加熱時間220min；粗軋采用5道次軋制，中間坯厚度為35mm，精軋為6機架熱連軋，終軋溫度為840℃，精軋結(jié)束后，采用超快冷的冷卻方式以50℃/s的冷卻速度冷卻到540℃。

經(jīng)檢測，本對比例所生產(chǎn)的345MPa級熱軋鋼組織性能為：Rel：385MPa，Rm：552MPa，A：23.0％，Rel/Rm：0.70，0℃縱向沖擊功為33J，屈服平臺長度：0％，碳當量Ceq：0.28％，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm：0.21％，表面金相組織為貝氏體(見圖4)，心部金相組織為針狀化鐵素體+珠光體(見圖5)，晶粒度為11級。