一种建筑模板拉片用钢及其生产方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202211112967.X | 申请日 | 2022-09-13 | 公开(公告)号 | CN117737601A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 宝山钢铁股份有限公司; | 发明人 | 范佳杰; 庞厚君; 杨阿娜; 王巍; 王金涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 建筑模板 拉片用 钢 及其生产方法，属于建筑用钢领域。其化学成分 质量 百分比，除包含Fe和其他不可避免的杂质之外，还包含：C＝0.15～0.25％，Si＝0.09～0.35％，Mn＝0.25～1.35％，B＝0.0005～0.005％，N＝0.0020％‑0.0065％，P＝0.02～0.05％，S≤0.03％，并满足C+Si/24+Mn/6＝0.20～0.50％。本发明所述的建筑模板拉片用钢提供两种生产工艺，第一种为炼钢、 连铸 、加热、 热轧 、卷取、离线 热处理 ，第二种为炼钢、连铸、加热、热轧、在线淬火，两种工艺最终产品组织均为80％以上的 马 氏体组织，其余为20％以下的第二相组织； 屈服强度 Rel＝849～1049MPa， 抗拉强度 Rm＝1099～1399MPa，断裂延伸率A＝4～11％，冲击吸收功Akv(10mm，20℃)＝6～20J。在元素设计与生产工艺上均能够有效降低生产成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种建筑模板拉片用钢，其特征在于，以质量百分比计，除包含Fe和其他不可避免的杂质之外，还包含：C＝0.15～0.25％，Si＝0.09～0.35％，Mn＝0.25～1.35％，B＝0.0005‑ |
||||||
| 说明书全文 | 一种建筑模板拉片用钢及其生产方法技术领域[0001] 本发明涉及建筑用钢领域，尤其涉及一种建筑模板拉片用钢及其生产方法。 背景技术[0002] 随着国内高层建筑的发展，现浇混凝土结构建筑应运而生，并凭借着抗震防火性能好、造价低等优点迅速占领市场，与之相对应的模板技术同样发展迅猛。近年来，固定模板用的拉片系统逐渐兴起，其中拉片起到的是固定模板的作用，因此要求其具有足够的强度，同时又要求其具有一定的脆性以保证敲断拆除效率。 [0003] 目前市场上建筑拉片采用较多的钢种为40Mn、50Mn等合金钢，且其工艺主要包括热轧、酸洗、分条、热处理、冷轧等多道次工序，不仅流程繁复，且成本较高。因此，开发流程简单、性能达标、造价低廉的建筑拉片用钢具有一定实用价值与现实意义。 [0004] 对此，专利文献1(CN109023115A)中公开了一种热轧模板拉片用钢及其制造方法，该钢种化学成分为：C：0.22～0.75％，Si：0.17～1.60％，Mn：0.20～1.50％，C+Si/3+Mn/6＝0.50～0.85％，P≤0.035％，S≤0.035％，Cr≤0.55％，Ni≤0.55％，Cu≤0.20％，其余为铁和不可避免的杂质，具有强度高、冷弯性能好、生产周期短等特点，但是由于组织为贝氏体+珠光体或珠光体+铁素体，虽然韧性较好，但在实际使用过程中，拆除速度慢，施工效率低。 [0005] 专利文献2(CN103911557B)中公开了一种建筑模板拉片用钢及其生产工艺，其化学成分为C：0.20～0.30％，Si：0.6～1.0％，Mn：1.2～1.6％，P≤0.035％，S≤0.035％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.15％，其余为铁和不可避免的杂质，经过冶炼、铸造、热轧、冷轧、分条、冲压成型等工序，最终得到的产品具有强度高、断裂延伸率高等特点，但是该钢种为冷轧用钢，工序复杂，成本较高。 发明内容[0006] 发明所要解决的问题 [0007] 有鉴于此，本发明人研究了一种建筑模板拉片用钢及其生产方法，基于合理的成分设计以及离线热处理/在线淬火工艺，相比传统工艺在热轧后，还要进行一道冷轧工序，本发明采用“以热代冷”，可以在满足建筑拉片性能要求的前提下，简化生产流程，降低生产成本。 [0008] 解决问题的技术方案 [0009] 本发明通过成分设计与热处理工艺设计，使所述钢种组织为80％以上的马氏体组织，其余为20％以下的第二相组织，性能能够满足建筑拉片用钢要求。本发明所述钢种成分简单，成本较低。以采用热处理生产工艺为例，在热轧阶段工艺窗口宽，只需轧成基板即可满足后续工序要求。工艺方法二采用直接淬火卷取的方式则工序更为简单。本发明所述钢种水淬成马氏体组织，具有强度高，韧性低的特点，满足实际应用需求。 [0010] 为实现上述目的，本发明的一个实施方式是一种建筑模板拉片用钢，其特征在于，以质量百分比计，除包含Fe和其他不可避免的杂质之外，还包含：C＝0.15～0.25％，Si＝0.09～0.35％，Mn＝0.25～1.35％，B＝0.0005～0.005％，N＝0.0020％～0.0065％，P＝ 0.02～0.05％，S≤0.03％；并满足C+Si/24+Mn/6＝0.20～0.50％。 [0011] 本发明的另一个实施方式是一种建筑模板拉片用钢，其特征在于化学成分质量百分比为：C＝0.15～0.25％，Si＝0.09～0.35％，Mn＝0.25～1.35％，B＝0.0005‑0.005％，N＝0.0020％～0.0065％，P＝0.02～0.05％，S≤0.03％，其余为铁Fe和不可避免的杂质；并满足C+Si/24+Mn/6＝0.20～0.50％。 [0012] 优选地，在本发明的建筑模板拉片用钢中，以质量百分比计，进一步含有Nb＝0.002～0.025％、V＝0.002～0.25％、Ca＝0.001～0.01％、Zr＝0.001～0.01％、REM＝ 0.001～0.10％之中的1种或更多种。 [0013] 优选地，在本发明的建筑模板拉片用钢中，作为不可避免的杂质中，Cu≤0.40％、Ni≤0.40％、Cr≤0.40％、Mo≤0.40％、Co≤0.10％、Zn≤0.10％、Na≤0.05％、K≤0.05％。 [0014] 本发明中，各种元素的作用： [0015] C：碳为保证钢材力学性能的重要元素之一。适量的碳可以提高钢材的强度，同时还可以降低韧性，符合拉片用钢实际使用过程中固定、拆除的性能要求。本发明中碳含量控制在0.15～0.25％，更优选为0.15～0.20％。 [0017] Mn：锰在钢中的作用主要是提升钢材强度，但锰含量过高容易形成中心偏析，因此本发明锰含量控制在0.25～1.35％，更优选为0.65～1.35％。 [0018] 特别的，C、Si、Mn三种元素均可以提高强度，其元素间存在一定协调作用，三者相互配合所达到的效果更能符合建筑拉片用钢的性能要求，因此本发明C、Si、Mn三种元素含量还需满足C+Si/24+Mn/6＝0.20～0.50％。 [0020] N：本发明中氮含量选择为0.0020％‑0.0065％，其作用是与B结合，B在晶界的富集能力比P强，因此添加一定量的N可以减弱B的影响，从而使P发挥作用。 [0021] P：本发明中磷含量选择为P＝0.02～0.05％。P的作用体现在晶界处富集从而降低韧性，本发明所述钢种中，添加了N来中和B的作用，因此P对降低韧性的作用依旧显著。P的含量，更优选为0.02～0.03％。 [0022] S：硫元素是钢中不可避免的有害元素，与P相似，将会影响钢材的韧性，但Mn会与S结合形成MnS，在一定程度上减弱S的影响，因此S含量选择为≤0.03％。 [0023] 此外，作为不可避免的杂质，本发明中还含有Nb、V、Ca、Zr、REM，铌、钒生成NbC、VC碳化物有一定析出强化作用，具体含量为Nb＝0.002～0.025％、V＝0.002～0.25％中的0种、1种或2种；Ca、Zr、REM有利于控制硫化物夹杂物的形态，具体含量为Ca＝0.001～0.01％、Zr＝0.001～0.01％、REM＝0.001～0.10％之中的0种、1种或更多种，其中REM是指原子系数为21、39、57～71的元素。另外，同样作为不可避免的杂质，例如含有Cu≤0.40％、Ni≤0.40％、Cr≤0.40％、Mo≤0.40％、Co≤0.10％、Zn≤0.10％、Na≤0.05％、K≤0.05％，也不超出本发明的范围。 [0024] 优选地，在本发明的建筑模板拉片用钢的金相组织为80％以上的马氏体组织，其余为20％以下的第二相组织。所述第二相组织可能是轧制过程中出现的少量铁素体、贝氏体、珠光体、残余奥氏体、析出相等。本发明理想的金相组织倾向于全部为马氏体。 [0025] 优选地，在本发明的建筑模板拉片用钢的屈服强度Rel＝849～1049MPa，抗拉强度Rm＝1099～1399MPa，断裂延伸率A＝4～11％，冲击吸收功Akv(10mm，20℃)＝6～20J。 [0026] 本发明提供了一种建筑模板拉片用钢的制造方法，其中一种实施方式包括，炼钢、连铸、热轧、卷取、热处理阶段。 [0027] 优选地，本发明的建筑模板拉片用钢的制造方法，用于制备具有上述实施方式中的化学成分的连铸坯， [0028] 其中，连铸浇钢温度为1495‑1545℃， [0029] 所述热轧阶段中，加热连铸坯的加热温度为1099‑1200℃，在炉时间为15‑200min； [0030] 所述热轧阶段中，粗轧末道次温度950‑1099℃，每道次压下率10‑50％； [0031] 所述热轧阶段中，精轧的终轧温度800‑950℃，每道次压下率10‑50％。 [0032] 优选地，对上述热轧阶段后的钢材进行层流冷却后卷取， [0033] 所述层流冷却的冷却速率30‑200℃/s； [0034] 所述卷取阶段的卷取温度为500‑660℃。 [0035] 优选地，在卷取后进一步进行热处理，热处理阶段采用离线热处理，加热温度为900‑940℃，再以70‑200℃/s的速度冷却至100℃以下。 [0036] 同时，本发明的建筑模板拉片用钢的制造方法的另一种实施方式包括，炼钢、连铸、热轧、卷取阶段。 [0037] 优选地，本发明的建筑模板拉片用钢的制造方法，用于制备具有上述实施方式中的化学成分的连铸坯， [0038] 其中，连铸浇钢温度为1495‑1545℃， [0039] 所述热轧阶段中，加热连铸坯的加热温度为1099‑1200℃，在炉时间为15‑200min； [0040] 所述热轧阶段中，粗轧末道次温度950‑1099℃，每道次压下率10‑50％； [0041] 所述热轧阶段中，精轧的终轧温度800‑950℃，每道次压下率10‑50％。 [0042] 优选地，在上述热轧阶段后进行在线淬火后卷取， [0043] 在线淬火的冷却速率为70‑200℃/s，冷却至100℃以下； [0044] 所述卷取阶段的卷取温度为100℃以下。 [0045] 本发明的有益效果在于： [0046] 1、从化学成分上看，本发明所述建筑模板拉片用钢成分设计简单，成本有效降低。在使原料中含有特定含量的C、Si、Mn等主要成分的同时，通过调节B、N、P等微量成分的含量，使得所述建筑模板拉片用钢在具有足够的强度的同时，又能够得到适用于建筑模板拉片用钢的低韧性，能够具有一定的脆性以保证敲断拆除效率。在实际使用过程中用高强度保证固定效果，而低韧性有利于模板拆除。 [0047] 2、从生产工艺上看，本发明所述建筑模板拉片用钢生产工艺窗口宽，控制难度低，工艺流程少(现用拉片多采用冷轧成型，本发明所述钢种为热轧态交货，有效提升生产效率)，成本可有效降低。 [0048] 3、本发明通过成分设计与热处理工艺的协同作用，在本发明所设成分体系下，通过2种不同的淬火工艺，控制淬火工艺中的淬火前温度+冷却速度+淬火后温度。均能使得本发明所述建筑模板拉片用钢产品组织为80％以上马氏体+第二相组织，从而获得高强度、低韧性的建筑拉片用钢，其屈服强度Rel＝849～1049MPa，抗拉强度Rm＝1099～1399MPa，断裂延伸率A＝4～11％，冲击吸收功Akv(10mm，20℃)＝6～20J，在实际使用过程中用高强度保证固定效果，而低韧性有利于模板拆除。附图说明 [0050] 【图2】为对比例4经过硝酸酒精侵蚀后的光学显微镜观察的金相图。 [0051] 【图3】本发明实施例7钢经过硝酸酒精侵蚀后的的光学显微镜观察的金相图。 具体实施方式[0052] 以下通过具体实施例对本发明所述的建筑模板拉片用钢及其生产方法进一步说明。本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0053] 表1所列为实施例1‑9、对比例1‑6的建筑模板拉片用钢化学成分的质量百分数(余量为Fe和不可避免的杂质)，表2为实施例1‑9、对比例1‑6的建筑模板拉片用钢的生产工艺参数，表3为实施例1‑9、对比例1‑6的建筑模板拉片用钢性能检测的结果。 [0054] 实施例1 [0055] 根据下述表1所示的化学成分在转炉中进行冶炼，将所得钢水在1541℃下连铸成坯，在加热炉中钢锭加热至1101℃，在炉中保持69min后开始热轧。控制粗轧末道次温度为1054℃，以每道次40％的压下率进行粗轧，共4道次，控制终轧温度为905℃，以每道次30％的压下率进行精轧，共7道次。热轧完成后，以60℃/s的冷却速率层流冷却，冷却至530℃进行卷取，随后进行离线热处理，加热至900℃直至奥氏体化后，以150℃/s的冷却速率冷却至 100℃以下，得到所述钢材样品。 [0056] 实施例2‑6和对比例1‑3、5‑6 [0057] 按照下述表1所示的化学成分在转炉中进行冶炼，将所得钢水按表2所示以与实施例1相同的方法，制得所述钢材样品。 [0058] 实施例7 [0059] 根据下述表1所示的化学成分在转炉中进行冶炼，将所得钢水在1539℃下连铸成坯，在加热炉中将钢锭加热至1189℃，在炉中保持73min后开始热轧。控制粗轧末道次温度为1029℃，以每道次40％的压下率进行粗轧，共4道次，控制终轧温度为922℃，以每道次30％的压下率进行精轧，共7道次，热轧完成后，以150℃/s的冷却速率，在线淬火，将温度冷却至40℃后进行卷取，得到所述钢材样品。 [0060] 实施例8‑9、对比例4 [0061] 按照下述表1所示的化学成分在转炉中进行冶炼，将所得钢水按表2所示以与实施例7相同的方法，制得所述钢材样品。 [0062] <屈服强度测定> [0063] 将上述实施例和对比例制成的测试样品作为屈服强度试验片，取沿纵向JIS 5#拉伸试样测定抗拉强度，基于GB/T228.1‑2010标准实施的拉伸试验测定屈服强度。屈服强度通常反应材料发生塑性变形所能承受的最大应力，在本发明中该数值越大表示钢材的强度越好。 [0064] <抗拉强度测定> [0065] 将上述实施例和对比例制成的测试样品作为抗拉强度试验片，取沿纵向JIS 5#拉伸试样测定抗拉强度，基于GB/T228.1‑2010标准实施的拉伸试验测定屈服强度。抗拉强度通常反应材料发生断裂或破坏前所能承受的最大应力，在本发明中该数值越大表示钢材的强度越好。 [0066] <断裂延伸率测定> [0067] 断裂延伸率，亦称为断后伸长率。是将试样拉断后，基于GB/T228.1‑2010标准，将拉伸试样断口部分仔细地配接在一起，使轴线处于同一直线上，并确保试样断裂部分适当接触后测量试样的断后标距Lu，将原始标距长度Lo和测量所得的断后标距代入下式计算得到的。 [0068] A＝(Lu‑Lo)/Lo×100％ [0069] 相比于手工测试，也可以使用引伸计进行测定。使用引伸计测定断裂延伸率时，引伸计标距等于试样原始标距，无需标出试样原始标距的标记。以断裂时的总延伸作为伸长测量，为了得到断后伸长率，应从总延伸中扣除弹性延伸部分。 [0070] 在本发明中断裂延伸率越大，表示金属材料的韧性越好。 [0071] <冲击吸收功测定> [0072] 本发明中的冲击吸收功是指夏比冲击吸收能量，使用摆锤冲击试验机，将上述实施例和对比例制成的测试样品制作成截面厚度为2.5mm、V形缺口的试样(小试样)，基于GB/T 229‑2020金属材料夏比摆锤冲击试验方法的标准，在20℃下进行测定，并将所得结果换算为10mm标准试样的冲击功。通常夏比冲击吸收能量反应材料的冲击性能，在本发明中该数值越大表示钢材的韧性越好。 [0073] [0074] [0075] [0076] 如上表所示，实施例1‑9均满足本发明的相关要求，且通过两种生产方式得到的钢卷均符合建筑拉片用钢性能要求，图1、图3分别为本发明实施例1和实施例7的钢经过硝酸酒精侵蚀后的光学显微镜观察的金相图，组织为马氏体+少量碳化物。 [0077] 对比例1元素含量不在本发明要求范围内，C、Si含量偏低，C+Si/24+Mn/6低于要求范围，采用生产方式一离线热处理工艺，最终组织为马氏体+第二相，但强度偏低，断裂延伸率偏高，冲击性能过高，不符合建筑拉片用钢使用要求。 [0078] 对比例2元素含量不在本发明要求范围内，P含量低于要求值，无法在晶界发挥作用，采用生产方式一，最终组织为马氏体+第二相，冲击性能过高，不利于实际使用中的拆除工序，不符合建筑拉片用钢使用要求。 [0079] 对比例3元素含量符合本发明要求，但是在热处理环节，冷却速度低于要求值，导致最终产品组织为铁素体+珠光体，综合强度偏低，断裂延伸率与冲击功过高，不符合建筑拉片用钢使用要求。 [0080] 对比例4元素含量符合本发明要求，采用生产方式二在线淬火工艺，但是在直接淬火阶段，冷速过慢，卷取温度偏高，导致生成铁素体+贝氏体+少量马氏体的组织，如图2所示，综合强度偏低，断裂延伸率与冲击功过高，不符合建筑拉片用钢的使用要求。 [0081] 对比例5元素含量不在本发明要求范围内，N含量低于要求范围，导致B在晶界偏聚，P无法在晶界处发挥作用，采用生产方式一，最终组织为马氏体+第二相，冲击性能过高，不利于实际使用中的拆除工序，不符合建筑拉片用钢使用要求。 [0082] 对比例6元素含量不在本发明要求范围内，C、Si、Mn含量高于要求范围，采用生产方式一，最终组织马氏体+第二相，强度过高，且冲击性能过高，不利于实际使用中的拆除工序，不符合拉片用钢使用要求。 [0083] 通过实施例1‑9与对比例1、2、5、6的对比，可以看出：在本发明中，C、Si、P含量以及C+Si/24+Mn/6，对产品性能影响较大，通过满足本发明所限定的成分含量特征有利于得到满足建筑拉片用钢使用要求的产品。 [0084] 通过实施例1‑9与对比例3、4的对比，可以看出：在本发明中生产工艺参数对产品性能影响较大，如离线热处理过程中的冷却速度、在线淬火中的冷却速度与卷取温度等。通过满足本发明所限定的制造工艺特征有利于得到满足建筑拉片用钢使用要求的产品。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈