本發明屬于鋼鐵冶煉技術領域，具體涉及一種高強度正火型特厚建筑結構用鋼板及其生產方法。
背景技術：
建筑用鋼以其可靠性好、質量輕、施工簡便快捷等優點被廣泛應用在建筑領域。隨著國民經濟的迅猛發展，對建筑用鋼的要求主要傾向于高強度、大厚度。建筑結構用鋼板正在成為高層、超高層建筑的首選材料。正火型鋼板以其良好的強韌性、組織及力學性能的穩定性，廣泛使用在關鍵部位。隨著行業對建筑結構用鋼板綜合要求的不斷提高，亟需設計一種低碳當量，組織均勻，性能穩定的高強度正火型特厚建筑結構用鋼板。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種高強度正火型特厚建筑結構用鋼板；本發明還提供了一種高強度正火型特厚建筑結構用鋼板的生產方法。
為解決上述技術問題，本發明采取如下技術方案：一種高強度正火型特厚建筑結構用鋼板，所述鋼板的化學成分組成及其質量百分比含量如下：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
本發明所述鋼板厚度80-150mm。
本發明鋼板屈強比≤0.82，碳當量≤0.50%，屈服強度≥420MPa。
本發明還提供一種上述高強度正火型特厚建筑結構用鋼板的生產方法，所述生產方法包括煉鋼、軋制、熱處理工序，所述煉鋼工序熔煉成分的重量百分含量為：C：0.17～0.20%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.50～1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，V：0.08～0.12%，Nb：0.03～0.04%，N：0.006～0.012%，Al：0.020～0.050%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
本發明所述煉鋼工序將復吹轉爐冶煉的鋼水送入VD爐進行真空碳脫氧，然后將鋼水送入LF精煉爐精煉，精煉完畢后，將鋼水再次送入VD爐真空處理，真空處理后加入VN16合金，然后通過連鑄或模鑄澆注成坯或錠。
本發明所述軋制工序錠、坯在加熱爐加熱，最高加熱溫度1280±10℃，均熱溫度1260±10℃，總在爐加熱時間1～1.4min/mm。
本發明所述熱處理工序將鋼板在常化爐中正火，正火后控制冷卻，再空冷，得到所述要求的鋼板。
本發明所述軋制工序中，采用二階段控軋工藝，第一階段開軋溫度1050～1100℃，晾鋼厚度為鋼板厚度+（20～50）mm。
本發明所述軋制工序中，采用二階段控軋工藝，第二階段開軋溫度850～900℃，為奧氏體非再結晶階段，終軋溫度820-870℃，軋后水冷到750～780℃。
本發明：所述熱處理工序中，正火溫度為910±10℃，正火加熱總在爐時間2.1～2.4min/mm，出爐控制冷卻弱水冷到650～700℃，獲得晶粒度8.5級及以上的鐵素體＋珠光體組織。
微量強化元素為Nb、V、N在本發明中的作用是：
Nb：0.025～0.035%：鈮能促進鋼顯微組織的晶粒細化，同時提高強度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結晶有效的細化顯微組織，改善力學性能。
V、N：（1）沉淀強化：低氮的情況下，析出相以碳化釩為主，隨氮含量增加，逐漸轉變成以氮化釩為主的析出相。由于氮與釩更強的親和力，氮的加入增加了V(C,N)析出的驅動力，促進了V(C,N)的析出。鋼中缺氮的情況下，大部分釩沒有充分發揮其析出強化作用，可以說是浪費了；增氮后，使鋼中原來處于固溶狀態的釩轉變成析出狀態的釩，充分發揮了釩的沉淀強化作用。（2）晶粒細化：在奧氏體中析出的V(C,N)質點將成為晶內鐵素體形核的核心。在高N的V鋼相變過程中，奧氏體晶內形核的鐵素體以MnS夾雜上析出的VN質點為核心。通過利用在VN顆粒上形成晶內鐵素體的技術，V-N微合金化鋼中獲得了明顯的晶粒細化效果。
采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明所生產的高強度正火型特厚建筑結構用鋼板，屈強比≤0.82，碳當量≤0.50%，屈服強度≥420MPa。本發明鋼板合金含量低，成本低，市場競爭力強，鋼板可生產的最大厚度150mm組織均勻，性能穩定。
本發明的高強度正火型特厚建筑結構用鋼板化學成分設計合理，得到的鋼板力學性能優良，加入的貴金屬少，成本低，市場競爭力強。采用II型控軋軋制，解決了普通軋制容易產生的晶粒粗大不均勻、沖擊韌性低等問題；通過合理的熱處理工藝，使鋼板具體良好的綜合性能，屈服強度完全滿足Q420GJ標準要求，滿足用戶對建筑用鋼屈強比低、屈服要求高的要求。
本發明通過合適的成分設計，在煉鋼過程中真空后加入VN16合金，軋制過程中合理控軋，加上合適的熱處理工藝，生產得到的鋼板厚度規格為80-150mm。本發明的交貨狀態為正火，采用本發明的成分設計和煉鋼、軋制、熱處理工藝生產得到的高強度正火型特厚建筑結構用鋼板，碳當量低，組織均勻，性能穩定，可以滿足高層建筑關鍵部件的苛刻要求，應用前景廣闊。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
實施例1
本實施例所得Q420GJD鋼板厚度120mm，鋼板的化學成分組成質量百分含量如下：C：0.18%，Si：0.20%，Mn：1.56%，P：0.020%，S：0.001%，V：0.12%，Nb：0.033%，N：0.012%，Al：0.031%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
上述鋼板生產工藝如下：
1）煉鋼工藝：真空后一爐加入108kg VN16合金。
2）軋制工藝：均熱爐加熱22小時，最高加熱溫度1278℃，均熱溫度1260℃；二階段控軋工藝，第一階段開軋溫度1080℃，晾鋼厚度170mm；第二階段，開軋溫度890℃，終軋溫度830℃；軋后水冷到765℃。
3）熱處理工藝：正火溫度908℃，正火加熱總在爐時間270min，出爐控制冷卻弱水冷到680℃之后空冷，得到所述要求的鋼板。
鋼板屈強比0.76，碳當量0.464%，屈服強度465MPa，晶粒度9.5級。
實施例2
本實施例所得Q420GJC鋼板厚度150mm，鋼板的化學成分組成質量百分含量如下：C：0.18%，Si：0.22%，Mn：1.56%，P：0.013%，S：0.001%，V：0.085%，Nb：0.033%，N：0.0075%，Al：0.034%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
上述鋼板生產工藝如下：
1）煉鋼工藝：真空后一爐加入97kg VN16合金。
2）軋制工藝：均熱爐加熱22小時，最高加熱溫度1283℃，均熱溫度1265℃；二階段控軋工藝，第一階段開軋溫度1075℃，晾鋼厚度200mm；第二階段，開軋溫度895℃，終軋溫度840℃；軋后水冷到770℃。
3）熱處理工藝：正火溫度910℃，正火加熱總在爐時間330min，出爐控制冷卻弱水冷到675℃之后空冷，得到所述要求的鋼板。
鋼板屈強比0.77，碳當量0.457%，屈服強度478MPa，晶粒度9.0級。
實施例3
本實施例所得Q420GJC鋼板厚度80mm，鋼板的化學成分組成質量百分含量如下：C：0.19%，Si：0.31%，Mn：1.50%，P：0.014%，S：0.001%，V：0.11%，Nb：0.035%，N：0.0090%，Al：0.036%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
上述鋼板生產工藝如下：
1）煉鋼工藝：真空后一爐加入120kg VN16合金。
2）軋制工藝：連續爐加熱350min，最高加熱溫度1275℃，均熱溫度1258℃；二階段控軋工藝，第一階段開軋溫度1055℃，晾鋼厚度130mm；第二階段，開軋溫度880℃，終軋溫度825℃；軋后水冷到750℃。
3）熱處理工藝：正火溫度905℃，正火加熱總在爐時間180min，出爐控制冷卻弱水冷到685℃之后空冷，得到所述要求的鋼板。
鋼板屈強比0.77，碳當量0.462%，屈服強度490MPa，晶粒度9.5級。
實施例4
本實施例所得Q420GJC鋼板厚度100mm，鋼板的化學成分組成質量百分含量如下：C：0.17%，Si：0.31%，Mn：1.58%，P：0.013%，S：0.010%，V：0.08%，Nb：0.03%，N：0.010%，Al：0.050%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
上述鋼板生產工藝如下：
1）煉鋼工藝：真空后一爐加入101kg VN16合金。
2）軋制工藝：連續爐加熱350min，最高加熱溫度1270℃，均熱溫度1250℃；二階段控軋工藝，第一階段開軋溫度1050℃，晾鋼厚度130mm；第二階段，開軋溫度900℃，終軋溫度870℃；軋后水冷到780℃。
3）熱處理工藝：正火溫度910℃，正火加熱總在爐時間240min，出爐控制冷卻弱水冷到700℃之后空冷，得到所述要求的鋼板。
鋼板屈強比0.75，碳當量0.449%，屈服強度473MPa，晶粒度8.5級。
實施例5
本實施例所得Q420GJC鋼板厚度90mm，鋼板的化學成分組成質量百分含量如下：C：0.20%，Si：0.50%，Mn：1.60%，P：0.014%，S：0.001%，V：0.11%，Nb：0.040%，N：0.006%，Al：0.020%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。
上述鋼板生產工藝如下：
1）煉鋼工藝：真空后一爐加入120kg VN16合金。
2）軋制工藝：連續爐加熱320min，最高加熱溫度1290℃，均熱溫度1270℃；二階段控軋工藝，第一階段開軋溫度1100℃，晾鋼厚度110mm；第二階段，開軋溫度850℃，終軋溫度820℃；軋后水冷到755℃。
3）熱處理工藝：正火溫度900℃，正火加熱總在爐時間189min，出爐控制冷卻弱水冷到650℃之后空冷，得到所述要求的鋼板。
鋼板屈強比0.81，碳當量0.489%，屈服強度501MPa，晶粒度10.0級。
以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。