“鳥巢”用Q460EZ35鋼板介紹

1、.“鳥巢”用Q460E/Z35鋼板介紹20世紀(jì)50年代，鋼結(jié)構(gòu)建筑自歐洲興起。20世紀(jì)80年代，我國也加快了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的研究開發(fā)，并建造了一批鋼結(jié)構(gòu)建筑。2002年，國家出臺(tái)的國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要明確了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，特別提出高層建筑鋼結(jié)構(gòu)用厚板全部國產(chǎn)化的目標(biāo)，給建筑用鋼市場(chǎng)帶來了誘人的前景。 高層建筑鋼板的特殊性 鋼結(jié)構(gòu)建筑具有優(yōu)越抗震性、綠色環(huán)保、施工快捷方便、空間利用率高、設(shè)計(jì)造型別致新穎等諸多優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為國際上建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。高層建筑鋼板主要應(yīng)用于高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場(chǎng)館以及輸變電高塔等受力復(fù)雜、可靠性要求高的大型建筑工程，與一般

2、普碳或低合金鋼板相比有以下特點(diǎn)： 低屈強(qiáng)比高建鋼不僅有足夠的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，而且具有較低的屈強(qiáng)比。低的屈強(qiáng)比能使材料具有良好的冷變形能力和高的塑性變形功，吸收較多的地震能，提高建筑物的抗震能力。 焊接性能好高建鋼具有良好的焊接性能，可以做到焊前不需要預(yù)熱，焊后不需熱處理，便于現(xiàn)場(chǎng)施焊。 塑性、韌性高高建鋼具有較高的塑性和韌性，鋼板力學(xué)性能良好。 屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍小日本標(biāo)準(zhǔn)JISG3136建筑結(jié)構(gòu)用軋制鋼中規(guī)定屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍不大于120MPa，中國國標(biāo)GB/T19879-2005建筑結(jié)構(gòu)用鋼板中規(guī)定波動(dòng)范圍為110MPa，使得整個(gè)建筑物各部分之間屈服強(qiáng)度盡可能與設(shè)計(jì)要求值相匹配。 具有抗層

3、狀撕裂能力在采用焊接連接的梁與柱的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，構(gòu)件除承受沿原板材長(zhǎng)、寬方向的拉力或壓力外，并承受沿板厚方向的拉力，因此要求鋼板必須具有足夠的抗層狀撕裂能力。 20052006年，舞鋼開發(fā)了屈服強(qiáng)度為390460MPa級(jí)別的建筑結(jié)構(gòu)用鋼板。隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)向高層、超高層、大跨度方向發(fā)展，一些梁與柱的受力越來越復(fù)雜、斷面越來越大。斷面增大后，增加了施工、焊接的難度，并且容易產(chǎn)生焊接缺陷、降低焊接接頭的質(zhì)量。采用高強(qiáng)度鋼板，結(jié)構(gòu)厚度、質(zhì)量和成本可以進(jìn)一步降低，而綜合性能、安全可靠性、有效利用空間以及建筑的性價(jià)比得到進(jìn)一步提高。“鳥巢用Q460E/Z35鋼板的特點(diǎn) “鳥巢的建造需要一種新型的100mm1

4、10mm厚Q460E/Z35建筑結(jié)構(gòu)用鋼板。在國內(nèi)外建筑史上，從未應(yīng)用過460MPa級(jí)特厚板，無論鋼板生產(chǎn)還是鋼結(jié)構(gòu)焊接施工都沒有可供借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)?！傍B巢用Q460E/Z35厚板的技術(shù)要求達(dá)到了目前低合金高強(qiáng)度鋼之最?！傍B巢用Q460E/Z35鋼板主要技術(shù)難點(diǎn) 厚度規(guī)格超過標(biāo)準(zhǔn)上限GB/T1591標(biāo)準(zhǔn)中Q460鋼板的最大厚度為100mm，“鳥巢用鋼最大厚度達(dá)到110mm，超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著鋼板厚度的增加，由于鋼板的壓縮比減小，軋制后冷卻速度降低，不利于細(xì)化晶粒，鋼板的強(qiáng)度、韌性很難保證。舞鋼采取一系列工藝技術(shù)措施，突破了GB/T1591標(biāo)準(zhǔn)中100mm的厚度極限，使110mm厚鋼板滿足了Q

5、460E的技術(shù)要求。 高強(qiáng)度保證鋼結(jié)構(gòu)的支撐能力GB/T1591標(biāo)準(zhǔn)中，Q460鋼板屬于強(qiáng)度最高的級(jí)別。 -40低溫韌性保證鋼結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能GB/T1591標(biāo)準(zhǔn)中，-40低溫韌性屬于沖擊試驗(yàn)溫度最低的等級(jí)。 Z35抗層狀撕裂性能保證鋼結(jié)構(gòu)的安全性能GB/T5313標(biāo)準(zhǔn)中，Z35屬于抗層狀撕裂性能最高的級(jí)別。低碳當(dāng)量保證鋼材的焊接性能在110mm的大厚度情況下，460MPa的高強(qiáng)度鋼板的焊接碳當(dāng)量要求0.50%，實(shí)際供貨要求0.48%。 低屈強(qiáng)比、高延伸率保證鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能“鳥巢技術(shù)條件要求Q460E/Z35鋼板的屈強(qiáng)比0.83、延伸率20%，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中460MPa級(jí)別鋼板的延伸率要求都是

6、17%。同級(jí)別、厚度和技術(shù)要求的鋼板國內(nèi)外首次生產(chǎn)使用日本等國生產(chǎn)的同級(jí)別建筑結(jié)構(gòu)用鋼的厚度或者是Z項(xiàng)性能都沒有如此之高，如德國迪林格公司生產(chǎn)符合EN10113標(biāo)準(zhǔn)的DILLIMAX460，其最大厚度為80mm，其屈強(qiáng)比僅能保證0.88，伸長(zhǎng)率僅保證17%；日本新日鐵生產(chǎn)的BT-HT440，其屈強(qiáng)比及伸長(zhǎng)率雖能滿足要求，但其抗層狀撕裂性能僅保證Z25的要求?！傍B巢用Q460E/Z35鋼板的開發(fā)歷程 2004年7月，在北京召開的*場(chǎng)館用鋼通報(bào)會(huì)上，舞鋼首次獲悉國家體育場(chǎng)將有可能用到460MPa級(jí)別的鋼板。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)提供的牌號(hào)為BS4360-55C，英國標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)。 、2004年8月，舞鋼開始進(jìn)行

7、*項(xiàng)目用高強(qiáng)度、大厚度鋼板研制開發(fā)的前期準(zhǔn)備工作。他們一是研究大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)對(duì)高強(qiáng)度鋼板的主要要求（如抗震、防震、抗層狀撕裂、易焊接等），鋼板應(yīng)具備的性能（如低屈強(qiáng)比、高延伸率、較高的厚度方向性能、低碳當(dāng)量等），各項(xiàng)性能達(dá)到什么水平才能滿足建筑結(jié)構(gòu)的要求等；二是進(jìn)行化學(xué)成分初步篩選，研究合適的工藝路線和工藝技術(shù)措施。2004年10月，針對(duì)特殊要求以及鋼結(jié)構(gòu)的抗震、防震、抗層狀撕裂、易焊接等特點(diǎn)，舞鋼技術(shù)人員制訂了詳細(xì)的試生產(chǎn)工藝方案，首次試制80mm460MPa級(jí)鋼板，各項(xiàng)性能檢驗(yàn)結(jié)果表明鋼板的沖擊、抗震、抗層狀撕裂、焊接等性能均符合“鳥巢用鋼的技術(shù)要求。 2005年2月，舞鋼針對(duì)“鳥巢Q4

8、60E鋼板最大厚度達(dá)到100mm，對(duì)80mm厚鋼板工藝方案（主要是化學(xué)成分）進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)行了100mmQ460E/Z35的試制。試制結(jié)果表明，舞鋼已具備生產(chǎn)100mmQ460E/Z35厚板的技術(shù)能力。2005年4月，“鳥巢業(yè)主帶領(lǐng)相關(guān)制造方、監(jiān)理、專家組成員等一行13人來到舞鋼，與舞鋼進(jìn)行了技術(shù)交流，希望舞鋼能在3周內(nèi)提供3塊110mmQ460E/Z35試板，進(jìn)行各項(xiàng)性能檢驗(yàn)及焊接評(píng)定。2005年5月初，舞鋼在生產(chǎn)任務(wù)非常緊張的情況下進(jìn)行了第三次試生產(chǎn)，不久，110mm評(píng)定板發(fā)往用戶。用戶評(píng)定結(jié)果表明，鋼板不僅達(dá)到了Q460E/Z35要求的高強(qiáng)度、較高的低溫韌性以及良好的抗層狀撕裂性能，還具

9、有低屈強(qiáng)比、高延伸率，完全滿足鋼結(jié)構(gòu)抗震、防震的要求，并且鋼板碳當(dāng)量低，便于加工焊接。生產(chǎn)Q460E/Z35鋼板主要工藝技術(shù)措施 舞鋼對(duì)于Q460E/Z35鋼板的生產(chǎn)，實(shí)行了“精料、精煉、精軋、精整的方針，嚴(yán)格按質(zhì)量計(jì)劃和內(nèi)控質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過一系列工藝技術(shù)保證措施，確保各項(xiàng)性能達(dá)到“鳥巢的設(shè)計(jì)規(guī)范。微合金化成分設(shè)計(jì)采用微合金化成分，以獲得鋼板的高強(qiáng)度、高韌性，同時(shí)可以降低焊接碳當(dāng)量，提高鋼材的焊接性能。供“鳥巢用100110mmQ460E/Z35鋼板，技術(shù)條件要求焊接碳當(dāng)量Ceq0.50%，實(shí)際供貨控制在0.47%以下。通過對(duì)化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，在保證高強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了盡

10、可能低的焊接碳當(dāng)量，保證現(xiàn)場(chǎng)順利施工、焊接，解決了高強(qiáng)度和低碳當(dāng)量之間的矛盾。潔凈鋼冶煉工藝 采用潔凈鋼生產(chǎn)工藝，降低鋼中的氣體和夾雜物含量，以提高鋼板的綜合性能，尤其是提高抗層狀撕裂性能。冶煉前對(duì)廢鋼等原料進(jìn)行精選，減少帶入鋼中的外來夾雜。在電爐冶煉熔化期加強(qiáng)造渣、流渣，通過偏心底避渣出鋼等措施將P控制在0.012%以下。在LF爐外精煉過程，加強(qiáng)造白渣，加強(qiáng)吹A(chǔ)r促進(jìn)鋼水與渣的混合攪拌，經(jīng)VD處理，將S控制在0.005%以下，同時(shí)進(jìn)行Ca處理，改善夾雜物形態(tài)。大鋼錠無缺陷澆鑄工藝 為保證一定的壓縮比，供貨鋼板全部采用鋼錠成材，而鋼錠厚度增大后，凝固過程中容易產(chǎn)生偏析、疏松、氣孔等冶金缺陷。為此，舞鋼研究開發(fā)了大鋼錠無缺陷澆鑄工藝，通過采用合理的錠型設(shè)計(jì)、合適的澆鑄溫度和澆鑄速度、保護(hù)澆鑄等技術(shù)措施，大幅度改善了大鋼錠的內(nèi)部質(zhì)量。嚴(yán)格的控軋控冷工藝 微合金化控軋控冷鋼板，具有良好的細(xì)化晶粒效果，為保證-40低溫韌性和減輕板厚效應(yīng)，采取嚴(yán)格的未再結(jié)晶區(qū)控制軋制和隨后的控制冷卻，細(xì)化鐵素體晶粒，提高