高层建筑用Q460GJE_Z35大厚度钢板的研制
2《大厚度高层建筑用钢Q460GJC_Z35的研制》
大厚度高层建筑用钢Q460GJC -Z35的研制唐郑磊,张 涛,杨 东,李红洋,徐 昭,庞 林(南阳汉冶特钢有限公司技术中心,河南南阳474500)摘 要:通过成分设计、轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,对80、110mm 的Q460GJC -Z35高强度钢板的研发工艺及过程进行试验设计。
结果表明:通过N b 、V 、T i 、N i 复合微合金化和控轧控冷、正火快冷(N A C)热处理相结合生产的模铸Q460GJE -Z35钢板具有晶粒细小、组织均匀,钢板屈服强度达到420~490M Pa,抗拉强度达到585~625M P a,伸长率达到20%以上,0e 冲击功达到123J 以上,Z 向断面收缩率大于35%,探伤达到1级探伤要求,实现了强度和韧性的良好匹配和较高的内部质量。
关键词:Q460GJC -Z35;成分设计;热处理工艺设计中图分类号:T G142.41 文献标识码:A 文章编号:1001-1447(2011)05-0042-03Development of large thickness steel Q460GJC -Z35for high buildingTANG Zheng -lei,ZH ANG T ao,YANG Dong,LI H ong -yang,XU Zhao,PANG lin (T echnolo gy Center,Nanyang H anYe Special Steel Co.Ltd.,Nanyang 474550,China)Abstract:The desig ned steel co mpo sitions,rolling and heat treatment pr ocesses o f hig h str ength steel Q460GJC -Z35for high buildings w ith larg e thickness of 80mm and 110mm are introduced in this paper.T he steel w as microalloy ed by com posite elements Nb,V,Ti and Ni and the billet w as ro lled by controlled co oling and controlled rolling tech -no logies.T he thick plate w as treated by nor malizing process.T he steel has advantages of smal-l sized g rain and homog eneous str ucture.T herefore,the steel has goo d marching of streng th and to ug hness,as w ell as g ood interior quality.T he plate has y ield streng th of 420~490MPa,tensile streng th of 585~625M Pa,elongation ratio of o ver 20%,im -pact energ y value at 0e over 123J,Z -direction shrinkag e m ore than 35%,and its flaw detection reached the first r ank.Key w ords:Q 460GJC -Z35;co mposition desig n;heat tr eatment pro cess design 作者简介:唐郑磊(1985-),男,助理工程师,主要从事特厚板的研发工作.在钢铁材料快速发展的今天,越来越多的企业对大厚度高层建筑钢板的研制开发越来越重视,研究者把对化学成分的优化设计与热处理工艺的完善作为提高钢的强韧性的有效手段[1]。
“鸟巢”用Q460EZ35钢板介绍
20世纪50年代，钢结构建筑自欧洲兴起。
20世纪80年代，我国也加快了对钢结构建筑的研究开发，并建造了一批钢结构建筑。
2002年，国家出台的《国家建筑钢结构产业“十五计划和2015年发展规划纲要》明确了钢结构的发展方向，特别提出高层建筑钢结构用厚板全部国产化的目标，给建筑用钢市场带来了诱人的前景。
高层建筑钢板的特殊性钢结构建筑具有优越抗震性、绿色环保、施工快捷方便、空间利用率高、设计造型别致新颖等诸多优势，现已成为国际上建筑结构的发展方向。
高层建筑钢板主要应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆以及输变电高塔等受力复杂、可靠性要求高的大型建筑工程，与一般普碳或低合金钢板相比有以下特点：低屈强比——高建钢不仅有足够的抗拉强度和屈服强度，而且具有较低的屈强比。
低的屈强比能使材料具有良好的冷变形能力和高的塑性变形功，吸收较多的地震能，提高建筑物的抗震能力。
焊接性能好——高建钢具有良好的焊接性能，可以做到焊前不需要预热，焊后不需热处理，便于现场施焊。
塑性、韧性高——高建钢具有较高的塑性和韧性，钢板力学性能良好。
屈服强度波动范围小——日本标准JISG3136《建筑结构用轧制钢》中规定屈服强度波动范围不大于120MPa，中国国标GB/T19879-2005《建筑结构用钢板》中规定波动范围为110MPa，使得整个建筑物各部分之间屈服强度尽可能与设计要求值相匹配。
具有抗层状撕裂能力——在采用焊接连接的梁与柱的节点范围内，构件除承受沿原板材长、宽方向的拉力或压力外，并承受沿板厚方向的拉力，因此要求钢板必须具有足够的抗层状撕裂能力。
2005～2006年，舞钢开发了屈服强度为390～460MPa级别的建筑结构用钢板。
随着建筑钢结构向高层、超高层、大跨度方向发展，一些梁与柱的受力越来越复杂、断面越来越大。
断面增大后，增加了施工、焊接的难度，并且容易产生焊接缺陷、降低焊接接头的质量。
采用高强度钢板，结构厚度、质量和成本可以进一步降低，而综合性能、安全可靠性、有效利用空间以及建筑的性价比得到进一步提高。
鸟巢Q460E-Z35钢焊接性试验及工艺评定
Q460E-Z35钢焊接性试验及工艺评定前言国家体育场“鸟巢”钢结构焊接采用Q460E-Z35钢，厚110mm，共计750t，根据查新检索，这是我国乃至世界第一次大规模使用。
Q460E-Z35钢是国内首次生产，并在短期内制作成为国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程构件，对此，无论是生产厂还是科研院所都没有足够的思想、物质准备。
于是新钢种焊接性试验研究的问题就十分严峻的向施工单位提出，国情如此，无法回避。
在北京新保利钢结构焊接工程Q420钢焊接性试验成功的基础上，对Q460E-Z35钢的焊接性进行对了严谨的大规模试验（见图1），获得了大量的第一手资料，拟定了Q460E-Z35钢的焊接工艺，使焊接工艺评定获得了成功，进而指导工程的顺利进行。
1 焊接性试验研究的定义及其内涵焊接性是指钢材（材料）在限定的施工条件下，焊成按规定设计要求的构件，并满足预定运营要求的能力。
评定母材金属的试验叫做焊接性试验。
钢材（材料）焊接加工的适应性叫钢材（材料）的焊接性，是用以衡量钢材（材料）在一定工艺条件下获得优质接头的难易程度和该接头能否在使用条件下可靠运行的具体技术指标。
新钢种焊接性试验研究是建筑钢结构焊接工程最重要的、具有探索性、风险性的科研工作。
焊接性试验研究分为工艺焊接性和使用焊接性两大类，两类试验研究方法均含直接法和间接法。
工艺焊接性直接法包括：焊接冷裂纹试验；热焊接裂纹试验；再热裂纹试验焊接层状撕裂试验；热应变时效脆化试验；焊接气孔敏感试验。
工艺焊接性间接法包括：碳当量法；裂纹敏感指数法；连续冷却组织转变图法(SHCCT、WMCCT图)；相组织分析及断口分析法；HAZ最高硬度法；焊接热、应力模拟试验。
使用焊接性直接法包括：实际产品(工程)运行的服役试验；压力容器的爆破试验。
图1 Q460E-Z35钢焊接性试验部分试件使用焊接性间接法包括：焊接接头常规力学试验；焊接接头低温脆性试验；焊接接头的断裂韧性试验；焊接接头的高温性能试验(蠕变、持久等)；焊接接头的动载、疲劳试验；焊接接头的耐腐蚀耐磨性试验；应力场腐蚀开裂试验。
一种屈服强度420MPa级高层建筑结构用高强度钢板及其生产方法
发明内容
本发明的目的在于提供一种420MPa级高层建筑用高强度建筑用钢板的生产方法，通过控 轧控冷两阶段轧制制备16mm～80mm厚高层建筑结构用高强度钢板Q420GJE-Z35，通过Nb、 V、Ti的组织强化、细晶强化和析出强化以及Ti/N=(2.5~3.42:1)的合适比例，即可得到良好强 韧性、低屈强比、抗层状撕裂和焊接性能良好的厚钢板。
1
用多个板坯同时轧制。 采用上述成分和工艺所取得的高层建筑用高强度钢板的金相组织为针状铁素体和下贝氏
体以及少量的块状铁素体，其机械性能抗拉强度达到570~610MPa，在厚度80mm的钢板屈服 强度也能达到420 MPa，屈强比≤0.85，延伸率25~30%，-40℃冲击功大于150J，Z向断面收缩 率大于60%，抗冷弯性能良好，经过焊接热模拟实验，钢板具有良好的焊接性能，其碳当量 Ceq≤0.38，Pcm≤0.18。
Q460GJC-Z35熔炼分析Q460GJC-Z35化学元素Q460GJC-Z35机械性能
Q460GJC-Z35熔炼分析Q460GJC-Z35化学元素Q460GJC-Z35机械性能Q460GJC-Z35钢板简介Q460GJC-Z35钢板是高性能建筑结构用钢，质量等级为C级的特殊镇静钢。
Q460GJC-Z35含义：Q是屈服首字母，460是屈服值，单位MPa，GJ是高建首字母缩写，C是钢板的质量等级为C级（等级分为B、C、D、E），Z35是厚的方向性能，有三个等级分别为：Q460GJC-Z15，Q460GJC-Z25，Q460GJC-Z35。
Q460GJC-Z35厚度可以达到120mm，更大厚度需要技术审批。
Q460GJC-Z35化学元素、熔炼分析成分备注：可用Alt代替Als，此时Alt≥0.02，如果钢中添加V、Nb或Ti任一种元素，且其含量≥0.015时，最小Al含量不适用；当V、Nb、Ti组合加入时，V+Nb+Ti≤0.22。
Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B Q460GJC-Z35机械性能品种形状交货状态规格详情Q460GJC-Z35 板热轧,正火,回火,调质6~16ReL(MPa) ≥460说明屈服不明显时，采用Rp0.2Rm(MPa) 570～720 说明A(%) ≥18说明Z(%) ≥15说明厚度方向性能级别Z15；Z25≥25%；Z35≥35%冲击温度 0 说明Akv(J) ≥47说明纵向弯曲直径 2a 说明弯曲角度 180 说明性能说明ReL/Rm≤0.83；交货状态：控轧、正火、正火+回火、调质、TMCP、TMCP+回火Q460GJC-Z35 >16~50ReL(MPa) 460～600 说明屈服不明显时，采用Rp0.2Rm(MPa) 570～720 说明A(%) ≥18说明Z(%) ≥15说明厚度方向性能级别Z15；Z25≥25%；Z35≥35%冲击温度 0 说明Akv(J) ≥47说明纵向弯曲直径 3a 说明弯曲角度 180 说明性能说明ReL/Rm≤0.83；交货状态：控轧、正火、正火+回火、调质、TMCP、TMCP+回火Q460GJC-Z35 >50~100ReL(MPa) 450～590 说明屈服不明显时，采用Rp0.2Rm(MPa) 570～720 说明A(%) ≥18说明Z(%) ≥15说明厚度方向性能级别Z15；Z25≥25%；Z35≥35%冲击温度 0 说明Akv(J) ≥47说明纵向弯曲直径 3a 说明弯曲角度 180 说明性能说明ReL/Rm≤0.83；交货状态：控轧、正火、正火+回火、调质、TMCP、TMCP+回火Q460GJC-Z35 >100~150ReL(MPa) 440～580 说明屈服不明显时，采用Rp0.2Rm(MPa) 550～720 说明A(%) ≥18说明Z(%) ≥15说明厚度方向性能级别Z15；Z25≥25%；Z35≥35%冲击温度 0 说明Akv(J) ≥47说明纵向弯曲直径 3a 说明弯曲角度 180 说明性能说明ReL/Rm≤0.83；交货状态：控轧、正火、正火+回火、调质、TMCP、TMCP+回火。
新型细晶强化Q460级中厚板的研制
・研究与开发・新型细晶强化Q 460级中厚板的研制刘彦春1,朱伏先1,任培东2,孙智千2,王 谨2(11东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110004;21酒泉钢铁集团公司,甘肃 嘉峪关 735100)摘 要:为减少传统的Nb -V 复合微合金化Q460级低合金高强度结构钢板中的合金含量,利用细晶强化和析出强化机理,研制了不添加V 而Nb 含量为0101%～0102%的新钢种U P460。
同时通过合理的控冷工艺设计,使钢板获得良好的力学性能和金相组织,并使生产成本降低。
关键词:中厚板;微合金化;TMCP 工艺;细晶强化中图分类号:TG 335152;TG 14211 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2005)02-0007-03Development of ne w type f ine 2grained strengthening Q 460grade plateL IU Y an 2chun 1,ZHU Fu 2xian 1,REN Pei 2dong 2,SUN Zhi 2qian 2,WAN G Jin 2(11The State key Lab of Rolling &Automation of Northeastern University ,Shenyang 110004,China ;21Jiuquan Iron &Steel Co 1,Ltd 1,Jiayuguan 735100,China )Abstract :In order to decrease the consum ption of Nb -V alloy for Q460grade HSLA steel ,a new steel U P460is developed,which composition is same with conventional 16Mn steel besides addin g 0101%～0102%Nb 1Meanwhile ,the good mechanical performance and microstructure of plate can be obtained by reasonable TMCP technology 1K ey w ords :plate ;micro 2alloy ;TMCP technology ;fine 2grained strengthening收稿日期:2004-12-27基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)-500MPa 碳素钢先进工业化制造技术(2001AA332020)作者简介:刘彦春(1975-),男(汉族),辽宁沈阳人,助教,硕士。
Q460GJCZ35钢宽厚板缺陷及预防措施
Q460GJCZ35钢宽厚板缺陷及预防措施高军;高峰;赵棪;樊立峰【摘要】对厚度为35 mm的热轧Q460GJCZ35钢板进行超声波探伤时发现其内部缺陷过多,不合格.对不合格的钢板进行了扫描电镜检验、能谱分析和硬度测试,以揭示缺陷的性质、成分和分布.结果表明,钢板的内部缺陷主要是微裂纹、含钙和铝的夹杂物、中心偏析及带状组织.采取了某些预防缺陷产生的措施,包括在冶炼和浇注过程中添加防止钢水氧化的装置,改变电磁搅拌电流的强度,加装缓冷罩等,结果,铸坯C类偏析比例提高到了92.6％,钢板的低温冲击吸收能量提高到了155 J,心部碳偏析指数和锰偏祈指数降低至1.0,钢板合格率由96.97％提高到了100％.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P35-39)【关键词】宽厚板;探伤;缺陷;夹杂物;偏析【作者】高军;高峰;赵棪;樊立峰【作者单位】内蒙古包钢钢联股份有限公司,内蒙古包头014000;内蒙古包钢钢联股份有限公司,内蒙古包头014000;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010000;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010000【正文语种】中文宽厚板生产流程较长，影响成品板质量的因素复杂[1]。
在实际生产中，受设备和工艺控制等条件的限制，包钢在宽厚板质量控制方面与国内先进水平相比还存在很大差距，造成宽厚板性能不稳定[2]。
与国外同钢号同规格钢板相比，我国宽厚板的成分和性能控制的离散度大，性能不稳定；钢质不纯，硫、磷、氢含量高，波动范围大；晶粒度和组织不均匀，钢板中经常出现夹杂、偏析等缺陷，钢板的内部缺陷会导致最终产品存在安全隐患，影响使用寿命[3- 4]。
利用超声波探伤可检测出宽厚板的内裂、偏析、非金属夹杂物、严重粗晶等缺陷。
本文通过控制精炼、连铸、轧制和冷却等关键工序，研究影响宽厚板质量的主要因素。
1 试验材料与方法试验材料是厚度为35 mm的Q460GJCZ35钢热轧板。
舞阳钢厂Q460GJD大厚度高层建筑用结构钢板机械性能
舞阳钢厂Q460GJD大厚度高层建筑用结构钢板机械性能舞阳钢厂Q460GJD大厚度高层建筑用结构钢板机械性能一、Q460GJD钢板介绍：舞钢研制大厚度高层建筑用Q460GJD钢板的成分设计思路、生产工艺控制及产品实物性能.通过Nb、V 微合金化、添加N 等元素的成分设计以及合理的控温、热处理工艺,得到细晶粒铁素体＋珠光体组织,生产出厚度150 mm、屈强比小于0.83的高层建筑用Q460GJD钢板,性能完全满足新标准要求.Q460GJD高建钢的机械性能，Q460GJD的化学成分，Q460GJD的交货期要多久啊，Q460GJD可以用什么材质代替，Q460GJD哪里有现货，Q460GJD现货切割加工，Q460GJD 的主要用途，什么是Q460GJD，Q460GJD执行标准是什么二、Q460GJD钢板化学成分：1、允许用全铝含量（Alt）来代替酸溶铝含量（Als）的要求，此时全铝含量Alt应不小于0.020%，如果钢中添加V、Nb或Ti任一种元素，且其含量不低于0.015%时，小铝含量不适用。
2、当V、Nb、Ti组合加入时，对于Q235GJ、Q345GJ，（V+Nb+Ti）≤0.15%，对于Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ，（V+Nb+Ti）≤0.22%。
3、当添加硼时，Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ及淬火加回火状态钢中的B≤0.003%。
三、Q460GJD钢板力学性能：60~80mm厚高层建筑用Q460GJD- Z35钢采用100t转炉—LF+VD精炼—浇注—4200mm轧机TMCP轧制的工艺研制过程，通过合理的化学成分设计、严格的冶炼、浇铸、合理的钢坯加热、TMCP轧制工艺控制，终确保了TMCP交货状态的60~80mm厚Q460GJD- Z35钢板研制。
采用微合金化的成分设计，通过TMCP工艺，充分利用细晶强化、析出强化等手段，获得了控轧状态的该钢种各项优异力学性能指标，去掉了钢板正火热处理工艺，降低成本的同时也缩短了生产周期。
Q460GJE高建钢
450~590
400~530
|—
570~72 0
550~720
—
≤0.83
—
纵向冲击试验
弯曲试验 180° 弯曲压头直径 D
温度/℃
冲击吸收能量 KV₂ /J 钢板厚度/mm ≥ ≤16 D=2a ＞16 D=3a
-40 四、Q460GJE 应用
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Q460GJE 适用于高层建筑和大跨度建筑。产品具有质量稳定性能好，性能波动小，Z 向性能优良，焊接碳 当量低等显著优势。Q460GJE 广泛应用于钢结构建筑、工程机械、重型汽车、桥梁、压力容器等行业.
Q460GJE 高建钢
一、Q460GJE 简介 Q460GJE 属于建筑结构用钢板，简称高建钢。Q460GJE 适用于制造高层建筑结构、大跨度结构及其他、正火、正火+回火状态交货。 二、Q460GJE 化学成分 化学成分（质量分数）/% C ≤ 0.18 0.55 ≤1.7 0.02 0.01 Si Mn P S ≤ 0.2 0.11 0.03 V Nb Ti Al ≥ 0.015 1.2 0.5 Cr Cu ≤ 1.2 0.5 Ni Mo
三 Q460GJE 力学性能和工艺性能 拉伸试验 钢板厚度/mm 屈服强度 抗拉强度 屈强比 ＞ 6~150 150~20 0 断 后 伸 长 率 A/ % 18
6~16
＞16~50
＞ 50~100
＞ 100~150
＞ 150~200
≤100
＞ 100~150
＞ 150~200
≥460
460~600
大厚度高层建筑用钢Q460E 埋弧焊接头组织与性能-(1)组织
研究了 45mm 厚建筑用钢 Q460E 在焊接线能 量 50KJ/cm 埋弧焊接头各部分的组织特征。在热影 响 区 ， 粗 晶 区 由 粗 大 UB 构 成 ， 细 晶 区 由 PF （5~15 m） 和珠光体 （1~3 m； 体积百分比为 3%） 构成；临界粗晶区则由 PF（5~10 m）和 M-A 组 元（2~5 m；体积百分比 8%）构成。焊缝区主要 由 AF（1~3 m）和少量 GBF 组成；重加热焊缝区 的宽度约为 2mm，该区域组织可分两类；一类是被 重新加热到奥氏体区的，由细小 AF 和分布在多边 形原奥氏体晶界上的 GBF 构成；另外一个是被加 热到两相区的， 由细小 AF （1~3 m） 和 PF （3~8 m） 混合而成，及部分粗大 PF 构成；
图 5 焊接热影响区组织 Fig.5 Optical microstructure of HAZ of the top weld bead 图 3 焊接头横截面低倍组织 Fig.3 Typical cross section of the welded joint
靠近熔合线的方框 a 区域为粗晶区(CGHAZ)， 组织以上贝氏组织（UB）为主，其粗大原奥氏体晶 界隐约可见；方框 b 区域虽然也包含 UB，但较 a
图 1 坡口形状尺寸、焊道填充示意
Fig.1 Groove shape and size, and welding passes
焊剂在使用前经过 300℃保温 2.5 小时的干燥 处理。焊前无预热，焊后无热处理，层间温度控制 在 100~150℃之间，焊接电流 750~800A，电弧电压 34~36V, 焊接热输入控制为 50KJ/cm。 3 埋弧焊接接头的组织 3.1 焊接接头横截面低倍形貌 母材由尺寸 10~20 m 贝氏体铁素体 (BF) 构 成，见图 2。焊接接头典型横截面如图 3 所示，未 见空洞、裂纹、未熔合等缺陷。图 4 示出了横截面 上焊缝中心和熔合线典型组织；焊缝中心的柱状原 奥氏体晶界清晰可见（图 4a） ；熔合线(图 4b)清晰 可辨，未发现缺陷；
Q460GJE建筑结构用钢板
Q460GJE高层建筑用钢板
本标准规定了建筑结构用钢板的尺寸、外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。
适用于制造高层建筑结构、大跨度结构及其他重要建筑结构用厚度为8～100mm 的钢板。
订货内容
产品名称、产品标准号、牌号、交货状态、产品规格、尺寸外形精度、重量、包装方式、其他特殊要求。
牌号表示方法
钢板的牌号由代表屈服的汉语拼音字母（Q）、屈服强度数值、代表高性能建筑结构用钢的汉语拼音字母（GJ）、质量等级符合（B、C、D、E）组成，如Q345GJC;对于厚度方向性能钢板，在质量等级后加上厚度方向性能级别（Z15、Z25、Z35）,如Q345GJCZ25。
尺寸、外形、重量及允许偏差
钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB／T709的规定，厚度负偏差限定为-0.3mm。
经供需双方协议，可供应其他尺寸、外形及允许偏差的钢板。
技术要求
1.钢的牌号及化学成分（熔炼分析）应符合表1的规定。
2.对于厚度方向性能钢板，P≤0.020，S含量符合GB/T5313的规定。
3.允许用全铝量来代替酸溶铝含量的要求，此时全铝含量应不小于0.020%。
4.Cr、Ni、Cu为残余元素时，其含量应各不大于0.30%。
为了改善钢板的性能，可添加微合金化元素V、Nb、Ti等，当单独添加时，微合金化元素含量应不低于表中所列的下限；若混合加入，则表中其下限含量不适用。
混合加入时，V、Nb、Ti总和不大于0.22%。
化学成分
交货状态
钢板的交货状态为热轧、正火、正火+回火。
力学性能。
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第４７卷 第１期 ２ ０ １ ２年１月钢铁Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ ２０１２高层建筑用Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５大厚度钢板的研制唐郑磊， 张 涛， 杨 东， 李红洋， 徐 昭， 庞 琳（南阳汉冶特钢有限公司钢铁研究所，河南南阳４７４５００）摘 要：在生产试验的条件下，通过成分设计和轧制、热处理工艺设计，采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段，对８０、１１０、１２０ｍｍ厚的Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５高强度钢板的研发工艺及过程进行了试验研究。
结果表明：通过铌、钒、钛、镍复合微合金化和控轧控冷、正火快冷（ＮＡＣ）热处理相结合生产的模铸Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５钢板晶粒细小、组织均匀，强度和韧性匹配良好、内部质量较优。
关键词：Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５钢板；成分设计；正火加速冷却文献标志码：Ａ 文章编号：０４４９－７４９Ｘ（２０１２）０１－０１００－０４Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５Ｌａｒｇｅ ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＳｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒｉｓｅ ＢｕｉｌｄｉｎｇＴＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ－ｌｅｉ， ＺＨＡＮＧ Ｔａｏ， ＹＡＮＧ Ｄｏｎｇ， ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙａｎｇ， ＸＵ Ｚｈａｏ， ＰＡＮＧ Ｌｉｎ（Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｙａｎｇ Ｈａｎｙｅ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｙａｎｇ ４７４５００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｗｉｔｈ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｎ ８０ｍｍ，１１０ｍｍ ａｎｄ １２０ｍｍ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｂｙｕｓｉｎｇ ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ，ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ，ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔｍｏｌｄｅｄ Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｎｉｏｂｉｕｍ，ｖａｎａｄｉｕｍ，ｔｉｔａｎｉｕｍ，ｎｉｃｋｅｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｉ－ｃｒｏ ａｌｌｏｙｉｎｇ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｏｌｌｉｎｇ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｏｏｌｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｃｏｏｌｉｎｇ（ＮＡＣ）ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｈａｓ ｓｕｃｈｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｓ ｇｒａｉｎ ｔｉｎｙ，ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｇｏｏｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５ｐｌａｔｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｃｏｏｌｉｎｇ作者简介：唐郑磊（１９８５—），男，大学本科，助理工程师； Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｇｌｅｒｙ＠１６３．ｃｏｍ； 收稿日期：２０１１－０１－１７ 随着建筑结构的高层化和向大跨距发展，需要性能更好的钢材以减轻钢结构自身质量，提高其可靠性。
由于高层建筑受风力、地震等作用承受横向载荷，因而要求钢板不但具备高强度、高韧塑性，而且具备易焊接性、抗层状撕裂性能。
大型结构件在焊接部位因为板厚方向的约束很大，焊接量又多，产生层状撕裂的危险很大。
因此，对这类结构要采用抗层状撕裂的钢板建造，以保证构件的安全性。
抗层状撕裂钢板除应用于北方地区风力发电塔架外，广泛应用于高层和超高层钢结构建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心、桥梁、重型厂房等。
其中标志性建筑有中央电视台新台址、上海国际金融中心、广州歌剧院等［１］。
为满足国内高层建筑、大跨度场馆、高寒地区风力发电塔架建设用钢，把对化学成分的优化设计与热处理工艺的完善作为提高钢的强韧性的有效手段［２］。
本文通过成分设计和轧制、热处理工艺设计，采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段，得到性能优异的Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５大厚度高强度钢板，满足客户需求，促进了国家高层建筑用钢的发展。
１ 工艺开发重点大断面钢锭的生产难度较大，影响钢板性能的关键因素是钢锭的内在质量。
在厚规格钢板冶炼生产时，相对一般钢种要求有更高的钢水纯净度，以保证钢锭良好的内部质量。
特厚板压缩比偏小。
随着轧制钢板厚度的增加，钢板的压缩比就会越来越小，降低了钢板的综合力学性能。
为确保探伤合格，考虑压缩比至少要大于等于５。
常规模铸锭选择２４、２６、３２、３３ｔ，水冷模锭选择３６～４０ｔ，优选３６ｔ水冷模。
该钢锭厚度７８０ｍｍ，锭模底盘和四周通水冷却，帽口保温，压缩比６．５，可以达到设计要求。
在成分设计时，重点应放在纯净钢质、降低碳当量和微合金化。
碳是钢中的强化元素，但如果钢中碳含量高，残余的固溶碳形成渗碳体，并造成奥氏体晶粒粗化，使钢的延展性受到影响，对钢的韧性、塑性和焊接性能均不利。
作为焊接用钢，碳的质量分数应控制在０．１２％～０．１８％范围内，而不宜超过０．２０％。
调整碳、硅、锰的成分范围，降低碳当量，以第１期唐郑磊等：高层建筑用Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５大厚度钢板的研制改善钢板的焊接性能，碳当量应控制在０．４２％以下。
２ 生产试验方案２．１ 化学成分设计大厚度高层建筑用钢Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５不仅对温度和冲击韧性有较高要求，而且要求具有良好的抗层状撕裂性。
根据ＧＢ－Ｔ １９８７９—２００５成分及性能要求，采用高的碳当量来增加钢的强度，以适当的合金元素（铌、钒、钛、镍）保证钢强度及塑韧性能，进行了主要成分（质量分数）设计，见表１。
表１ Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５钢的化学成分（液相线温度１ ５１３℃）Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５ｓｔｅｅｌ％规格／ｍｍ技术条件范围Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｎｂ Ｖ Ｔｉ Ｎｉ Ａｌｓ８０１１０１２０内控最小０．１５ ０．３０ １．４５最大０．１８ ０．４５ １．５５目标０．１７ ０．３５ １．５０≤０．０１７≤０．００３≤０．０１５≤０．００３０．０２０ ０．０４５ ０．０１０ ０．１０ ０．０３００．０３０ ０．０５５ ０．０２０ ０．１５ ０．０５００．０２５ ０．０５０ ０．０１５ ０．１３ ０．０４０２．１．１ 低碳与低碳当量根据低合金高强度钢板的设计理念，现代焊接结构要求低合金高强度钢有较低的碳当量。
为了保证良好的焊接性能，碳的质量分数控制在０．１８％以下，而且大幅度降低碳当量，能抑制珠光体的形成和消除碳对贝氏体韧性的影响。
２．１．２ 降低硫、磷含量以提高钢的塑韧性磷主要影响钢的塑性，容易形成“冷脆”。
硫主要影响钢的冲击韧性和韧－脆转变温度。
另外，钢中硫化物夹杂影响钢的各向异性。
钢中夹杂物的存在，尤其是非金属夹杂物，使金属基体组织的均匀性和连续性遭到破坏。
金属材料受到外力作用而发生塑性变形时，夹杂处易于形成应力集中而开裂。
硫易形成脆的硫化物，造成钢在热加工过程中产生裂纹，降低钢的强度和韧性，尤其是对钢的塑性很不利。
磷在钢中产生重要的硬化效果，增加钢的脆性［３］。
为纯净钢质，降低钢中的夹杂物和钢板的中心偏析，严格控制磷、硫含量，确定Ｑ４６０ＧＪＥ－Ｚ３５钢板生产控制目标为ｗ（Ｓ）≤０．００５％、ｗ（Ｐ）≤０．０２０％。
２．１．３ 采用铌、钒、钛、镍复合微合金化铌、钛是强碳氮化合物形成元素，能够起到细晶强化和沉淀强化作用，使得大幅度降低钢的碳含量成为可能。
铌可以提高Ｔｎｒ温度，延迟变形奥氏体再结晶，扩大了奥氏体未再结晶区，保证轧制过程的变形累积，促进贝氏体形核，细化晶粒，提高钢板的综合性能。
由于钛与氮的亲和力极强，形成ＴｉＮ颗粒，并且这种颗粒在１ １５０℃以上就开始形成。
因此，在钢锭加热、钢板轧制等一系列过程中，ＴｉＮ颗粒能阻止形变奥氏体动态再结晶的发生及奥氏体再结晶晶粒的长大，细化晶粒，起到细晶强化作用，微量的钛还对改善焊接影响区的韧性十分有效。
综合考虑各项因素，在钢板成分设计时采用铌、钛复合微合金化技术，以达到细化晶粒、提高钢板韧塑性的目的，同时克服钢板的板厚效应，提高强度下限，并保证良好的低温冲击韧性和冷弯成型性能（具体成分见表１）。
２．２ 生产工艺流程铁水（ＫＲ脱硫）→转炉（氩站）→ＬＦ精炼→ＶＤ真空处理→浇铸（３３、４４ｔ模铸锭）→钢锭脱模时间到后再模冷８ｈ→清理（８ｈ内清理完毕）→带温送轧－加热→除鳞→３ ８００ｍｍ轧机→矫直→堆冷→外检→探伤→热处理→精整→入库。
２．２．１ 冶炼、连铸工艺生产过程通过ＫＲ铁水预处理、ＬＦ炉外精炼、ＶＤ真空处理以脱除钢中杂质和气体，获得较纯净的钢质。
为了在脱氧前使钢中的氧含量尽可能低，应控制好冶炼终点的碳含量，确保熔炼成分中碳的稳定、均匀，减少钢中夹杂物。
出钢时加入预脱氧剂ＳｉＡｌＢａ。
为了精确控制脱氧量、达到深脱氧的效果并改善夹杂物形态，精炼过程中通过钢包喂钙线的方式，对夹杂物进行钙处理。
钢中加入一定量的钛元素时，原来与锰结合的硫，必然部分地与钛结合成ＴｉＳ。
浇注时坚持“高温慢注，低温快注”原则，具体工艺见表２。
表２ 模铸浇铸工艺Ｔａｂｌｅ ２ Ｍｏｌｄｅｄ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ本体浇铸时间／ｍｉｎ帽口浇铸时间／ｍｉｎ动车时间／ｈ脱帽时间／ｈ脱锭时间／ｈ每支钢锭所需保护渣／ｋｇ浇注温度／℃１２～１８ ３～８≥３≥８ｈ≥１０≥１００ ｔｌ＋（２５～４０） 注：ｔｌ代表液相线温度。
动车时间、脱帽时间和脱锭时间从浇注完开始计算。
·１０１·钢 铁第４７卷２．２．２ 轧制工艺加热时应保证钢锭均匀奥氏体化，并使铌等微合金化元素充分溶解。
加热工艺是：１ ０００℃以下升温速度小于等于１００℃／ｈ，１ ０００℃以上升温速度不限，最高温度小于等于１ ２８０℃。
轧制采用二阶段控制轧制，钢板在粗轧阶段采用大压下轧制，一是可以增大应力应变向钢板内部的渗透率，使得钢板内部缺陷更容易焊合；二是可使奥氏体晶粒通过不断再结晶而细化，从而获得优良的钢板性能。
粗轧开轧温度１ ０２０～１ １５０℃，粗轧阶段温度大于１ ０００℃，晾钢厚度等于成品厚度加１００ｍｍ。
在辊道待温或水冷到８６０℃以下，开始精轧阶段轧制，压下量控制在８～１５ｍｍ，终轧温度８２０±２０℃。
粗轧选择在再结晶区轧制，通过形变－再结晶使晶粒细化，从而在相变后得到较小的晶粒。