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
420MPa级高强度海洋平台用钢板的开发
420MPa级高强度海洋平台用钢板的开发顾晔;胡聆【摘要】研究了420 MPa级海洋平台用钢板的制造工艺、强韧性机理、设计思路和技术难点.研究结果表明,通过合理的材料成分和工艺设计,可在较低碳当量的限制条件下生产出性能优良的钢板.可通过添加微量的合金元素,采用低S、低P,严格控制N、O、H含量,同时配合合适的TMCP(控制轧制和控制冷却)工艺,能够获得优良的屈服强度、抗拉强度、低温冲击韧性、抗层状撕裂和焊接性能.通过上述研究,成功开发了厚度80 mm HY420海工钢板,并通过了船级社认证.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】6页(P46-50,62)【关键词】海洋平台用钢;TMCP;控轧厚度;终轧温度;终冷温度【作者】顾晔;胡聆【作者单位】宝山钢铁股份有限公司制造管理部,上海201900;宝山钢铁股份有限公司制造管理部,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG142.41开发与应用海洋平台用钢的工作环境条件非常严酷,不仅要承受重力载荷,还要承受风载荷、波浪载荷、海流载荷、冰载荷、地震载荷;且海洋工程装备的服役期比船舶类长50%,因此要求所用钢材必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性、耐海水腐蚀以及好的冷加工性等特性[1]。
HY420是高强度海洋工程结构TMCP钢产品,具有良好的力学性能和焊接性能,广泛应用于海洋平台建造。
相关标准中对母材和焊接接头力学性能要求较高,且要求焊后热影响区具有较好的止裂性能。
本研究工作基于理论分析,设计合适的成分和工艺,开发具有良好力学性能和焊接性能的HY420钢板。
《美国油基钻井液标准》对HY420钢的化学成分要求见表1,对力学性能要求见表2。
对HY420钢板的其他性能要求主要包括:(1)良好的内部质量。
海洋平台在严酷的环境条件下工作,特别是管结构的节点属于复杂的接头形式,承受复杂的载荷,因此要求所用钢材具有良好的内部质量,夹杂物、偏析等控制在较好水平。
超高强度钢研发生产方案(一)
超高强度钢研发生产方案一、实施背景随着制造业的快速发展，尤其是汽车、航空航天、能源等领域对高强度材料的需求日益增长。
传统的高强度钢生产方法往往不能满足现代制造业对材料性能的苛刻要求，因此，开展超高强度钢的研发与生产具有重要意义。
二、工作原理超高强度钢的研发主要基于合金元素、热处理工艺和微观组织结构的优化。
通过添加合金元素，如Ni、Cr、Mo等，提高钢材的屈服强度和抗拉强度。
同时，利用热处理工艺，如淬火、回火等，调整钢材的微观组织结构，进一步提高其力学性能。
三、实施计划步骤1.成分设计：根据需求选择合适的合金元素，并确定其含量。
2.冶炼与铸造：采用先进的冶炼和铸造技术，确保钢水的纯净度。
3.热处理：通过精确控制加热、冷却速度和保温时间，实现钢的相变和晶粒细化。
4.力学性能检测：对研发的超高强度钢进行拉伸、冲击、硬度等测试，确保其满足设计要求。
5.应用试验：将研发的超高强度钢应用于实际产品中，验证其性能和可靠性。
四、适用范围该超高强度钢适用于汽车、航空航天、能源等领域，尤其是那些需要高强度材料来提高产品性能和安全性的场合。
如汽车的安全件、航空航天器的结构件等。
五、创新要点1.成分设计：通过添加合金元素，实现钢材强度的突破。
2.热处理工艺：采用先进的淬火和回火技术，实现钢材微观组织的优化。
3.生产技术：利用先进的冶炼和铸造技术，保证钢水的纯净度和质量。
4.性能检测：建立完善的力学性能检测体系，确保产品的质量和可靠性。
六、预期效果预计该超高强度钢的研发生产方案能带来以下效果：1.提高材料的屈服强度和抗拉强度，使其能够满足现代制造业的苛刻要求。
2.通过优化微观组织结构，提高材料的韧性、塑性和耐腐蚀性。
3.降低生产成本，提高生产效率，实现超高强度钢的大规模生产。
4.推动我国钢铁行业的技术进步和创新发展。
七、达到收益通过该超高强度钢的研发生产方案，企业将能够获得可观的收益：1.提高企业的市场竞争力，扩大市场份额。
Q420GJC高层建筑用结构钢
Q420GJC高层建筑用结构钢板一、Q420GJC钢板介绍：建筑结构用钢具有抗震、抗低温冲击等性能，提高其制造可靠性。
建筑结构用钢的使用，可以使建筑结构向高层化和大跨度的方向发展。
如高层建筑、大跨度体育场馆、机场等大型建筑工程。
二、Q420GJC焊接注意事项：Q420GJC与通用的碳素钢、低合金钢的主要差异是规定了屈强比、屈服强度波动范围，规定了碳当量和焊接裂纹敏感性指数，降低了P、S含量。
但Ni含量高，Ni易与许多元素形成低熔共晶，故易于产生裂纹，焊接难度增加，到目前为止没有成型的焊接方法及工艺。
需要对Q420GJC进行焊接试验，来确定合理的焊接方法及工艺，使得焊接接头获得与母材同等的力学性能，满足工程使用要求。
三、Q420GJC钢板化学成分：四、Q420GJC钢板焊接：.一种建筑结构用钢Q420GJC的焊接方法，在-10～0℃的室温下，对板坯厚度为3～50mm的板坯进行焊接，具体操作如下：采用CO2+Ar气体保护焊焊接1)实芯焊丝：WH55-GJ，焊丝直径2)焊前对板坯预热150℃。
3)采用多层多道焊焊接，层间温度150～200℃；4)对接横焊形式：3mm≤板厚≤25mm选择选择单边V形坡口，单边V形坡口45°，钝边2mm，根部间隙2mm；25mm＜板厚≤50mm，选择K形坡口，K形坡口，正面50°，反面50°，钝边2mm，间隙2mm，反面清焊根焊接；焊接电流260～300A，电压26～30V,焊接速度24～38cmm/min,线能量8.5～14.7KJ/cm；5)角对接平焊形式：选择V形坡口50°，钝边2mm，根部间隙10mm,背面衬钢衬垫；焊接电流240～280A，电压28～30V,焊接速度30～36cmm/min,线能量9.1～12.6KJ/cm。
五、Q420GJC钢板力学性能：六、超声检测厚度方向性能钢板应按GB/T2970逐张进行超声检测，检测方法和合格级别应在合同中注明。
qste420屈服强度标准
qste420屈服强度标准
QSTE420是中国的一种钢材牌号，属于冷成型用的高强度钢板。
其屈服强度标准一般符合国家标准GB/T 1591-2008《低合金高强度
结构钢》中对QSTE420的要求。
根据该标准，QSTE420的屈服强度
一般要求在420MPa以上。
这种高屈服强度的钢材通常用于汽车制造、机械制造以及其他需要高强度材料的领域。
这种钢材的特点是具有
良好的冷成型性能和焊接性能，适用于要求高强度和良好塑性的部
件制造。
总的来说，QSTE420的屈服强度标准符合国家标准，并且
具有适用于特定工程和制造领域的特性。
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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。
专利号 200710046298.X 的中国发明专利公开说明了一种屈服强度 420MPa 级超细晶钢板 及其制造方法，该钢板碳含量低，化学成分按重量百分比为 C:0.06~0.09%、Si:0.3~0.6%、 Mn:1~1.3%、P:≤0.015%、S≤0.01%、Ti:0.02~0.05%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂。轧制工艺 采用两阶段轧制，粗轧开轧温度 970~1050℃，轧后水冷却至 780~820℃，在轧辊上待温至 720~780℃开始精轧，终轧温度为 700~760℃，轧后钢板冷却至 440~480℃，钢板出水后空冷， 在 20mm 厚规格以下屈服强度达到 420MPa。该钢板焊接性能良好，但是对于大于 20mm 厚 的钢板不适用，中间待温时间较长，影响生产节奏。
专利号 200810119504.X 的中国发明专利公开说明了一种屈服强度 420MPa 级高强度建筑 用钢板的热处理方法，该钢种的化学成分按重量百分比为 C:0.12~0.18%、Si:0.3~0.4%、 Mn:1.4~1.5%、Nb:0.03~0.05%、V:0.05~0.1%、Ti:0.01~0.02%、P:≤0.015%、S≤0.005%，余量 为 Fe 及不可避免的夹杂。热处理工艺：连铸坯经过控轧控冷后得到 45mm 厚钢板，加热到正 火的温度 890~950℃；保温后以 2~6℃/s 的速度降温；控制终冷温度为 600~750℃，其最终组 织主要是铁素体加珠光体，屈服强度达到 420MPa。该钢板碳含量偏高，需要正火处理，生产 工艺成本高。
附图说明
图1 是本发明屈服强度420MPa级高层建筑用高强度钢板Q420GJE-Z35的金相组织照片
具体实施方案：
化学成分、轧制工艺及力学性能和焊接性试验情况分别见表1~3。
表1 化学成分（wt%）
序号 C Si Mn P
S
Cr
Ni Al Cu
Nb
Ti
V N(ppm)
1 ≤0.08 0.2 1.42 0.017 0.0026 ≤0.1% ≤0.2% 0.04 ≤0.2% ≤0.04% 0.013 ≤0.04% 30 2 ≤0.08 0.2 1.42 0.015 0.0021 ≤0.1% ≤0.2% 0.04 ≤0.2% ≤0.04% 0.013 ≤0.04% 41 3 ≤0.08 0.24 1.42 0.016 0.0013 ≤0.1% ≤0.2%பைடு நூலகம்0.04 ≤0.2% ≤0.04% 0.015 ≤0.04% 33
实现本发明的技术方案是：化学成分按C:≤0.08、Si:0.1~0.3%、Mn:1.4~1.6%、Nb: ≤0.04%、 V: ≤0.04%、Ti:0.01~0.02%、Ni: ≤0.2%、Cr: ≤0.1%、Cu: ≤0.2%、Al: ≤0.03%、N: ≤0.005%、 P:≤0.015%、S≤0.003%，余量为Fe及不可避免的夹杂。连铸坯在1200℃加热炉保温2小时，除 磷后进行两阶段轧制，粗轧开轧温度1030±50℃，在轧辊上待温至850±20℃开始精轧，轧后快 速冷却至490±30℃，经矫直后放冷床冷却，为了保持高效率生产，可以根据生产线的特点采
在本发明之前，专利号 200810104298.5 的中国发明专利公开说明了一种高层建筑钢板及 其生产方法，该钢板采用 Si-Mn-V 系合金设计，化学成分按重量百分比为 C:0.12~0.17%、 Si:0.3~0.45%、Mn:1.35~1.55%、P:≤0.022%、S≤0.01%、Alt:0.02~0.05%、V:0.03~0.1%，余量 为 Fe 及不可避免的夹杂。轧制工艺采用在再结晶区低速大压下轧制制度，单道次压下量大于 10%，终轧温度控制范围 830~900℃；轧后加速进入控制冷却系统，终冷温度控制范围为 700~750℃；热矫后空冷或堆冷至室温；该钢板根据不同厚度规格添加 V 元素；16mm 屈服强 度达到 405MPa，属于 Q390MPa 级别，同时该钢种碳含量偏高，钢板的焊接性能受到不利影 响。
说明书
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
所属技术领域
本发明涉及一种16mm～80mm厚高层建筑结构用高强度钢板Q420GJE-Z35及其生产方 法，属于低合金高强度建筑用钢领域。
背景技术
近年来，建筑物一直向超高层和大空间方向发展，为此，要求钢材具有高强度和大断面 特性，对厚钢板的韧性和焊接性能要求也越来越高。