“鸟巢”用Q460EZ35钢板介绍

1、.“鸟巢”用Q460E/Z35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

2、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

3、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。 20052006年，舞钢开发了屈服强度为390460MPa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。“鸟巢用Q460E/Z35钢板的特点 “鸟巢的建造需要一种新型的100mm1

4、10mm厚Q460E/Z35建筑结构用钢板。在国内外建筑史上，从未应用过460MPa级特厚板，无论钢板生产还是钢结构焊接施工都没有可供借鉴的成功经验。“鸟巢用Q460E/Z35厚板的技术要求达到了目前低合金高强度钢之最。“鸟巢用Q460E/Z35钢板主要技术难点 厚度规格超过标准上限GB/T1591标准中Q460钢板的最大厚度为100mm，“鸟巢用钢最大厚度达到110mm，超过了标准要求。随着钢板厚度的增加，由于钢板的压缩比减小，轧制后冷却速度降低，不利于细化晶粒，钢板的强度、韧性很难保证。舞钢采取一系列工艺技术措施，突破了GB/T1591标准中100mm的厚度极限，使110mm厚钢板满足了Q

5、460E的技术要求。 高强度保证钢结构的支撑能力GB/T1591标准中，Q460钢板属于强度最高的级别。 -40低温韧性保证钢结构的抗疲劳性能GB/T1591标准中，-40低温韧性属于冲击试验温度最低的等级。 Z35抗层状撕裂性能保证钢结构的安全性能GB/T5313标准中，Z35属于抗层状撕裂性能最高的级别。低碳当量保证钢材的焊接性能在110mm的大厚度情况下，460MPa的高强度钢板的焊接碳当量要求0.50%，实际供货要求0.48%。 低屈强比、高延伸率保证钢结构的抗震性能“鸟巢技术条件要求Q460E/Z35钢板的屈强比0.83、延伸率20%，国内外标准中460MPa级别钢板的延伸率要求都是

6、17%。同级别、厚度和技术要求的钢板国内外首次生产使用日本等国生产的同级别建筑结构用钢的厚度或者是Z项性能都没有如此之高，如德国迪林格公司生产符合EN10113标准的DILLIMAX460，其最大厚度为80mm，其屈强比仅能保证0.88，伸长率仅保证17%；日本新日铁生产的BT-HT440，其屈强比及伸长率虽能满足要求，但其抗层状撕裂性能仅保证Z25的要求。“鸟巢用Q460E/Z35钢板的开发历程 2004年7月，在北京召开的*场馆用钢通报会上，舞钢首次获悉国家体育场将有可能用到460MPa级别的钢板。当时设计提供的牌号为BS4360-55C，英国标准中的牌号。 、2004年8月，舞钢开始进行

7、*项目用高强度、大厚度钢板研制开发的前期准备工作。他们一是研究大跨度建筑钢结构对高强度钢板的主要要求（如抗震、防震、抗层状撕裂、易焊接等），钢板应具备的性能（如低屈强比、高延伸率、较高的厚度方向性能、低碳当量等），各项性能达到什么水平才能满足建筑结构的要求等；二是进行化学成分初步筛选，研究合适的工艺路线和工艺技术措施。2004年10月，针对特殊要求以及钢结构的抗震、防震、抗层状撕裂、易焊接等特点，舞钢技术人员制订了详细的试生产工艺方案，首次试制80mm460MPa级钢板，各项性能检验结果表明钢板的冲击、抗震、抗层状撕裂、焊接等性能均符合“鸟巢用钢的技术要求。 2005年2月，舞钢针对“鸟巢Q4

8、60E钢板最大厚度达到100mm，对80mm厚钢板工艺方案（主要是化学成分）进行了改进，进行了100mmQ460E/Z35的试制。试制结果表明，舞钢已具备生产100mmQ460E/Z35厚板的技术能力。2005年4月，“鸟巢业主带领相关制造方、监理、专家组成员等一行13人来到舞钢，与舞钢进行了技术交流，希望舞钢能在3周内提供3块110mmQ460E/Z35试板，进行各项性能检验及焊接评定。2005年5月初，舞钢在生产任务非常紧张的情况下进行了第三次试生产，不久，110mm评定板发往用户。用户评定结果表明，钢板不仅达到了Q460E/Z35要求的高强度、较高的低温韧性以及良好的抗层状撕裂性能，还具

9、有低屈强比、高延伸率，完全满足钢结构抗震、防震的要求，并且钢板碳当量低，便于加工焊接。生产Q460E/Z35钢板主要工艺技术措施 舞钢对于Q460E/Z35钢板的生产，实行了“精料、精炼、精轧、精整的方针，严格按质量计划和内控质量标准控制各个生产环节，通过一系列工艺技术保证措施，确保各项性能达到“鸟巢的设计规范。微合金化成分设计采用微合金化成分，以获得钢板的高强度、高韧性，同时可以降低焊接碳当量，提高钢材的焊接性能。供“鸟巢用100110mmQ460E/Z35钢板，技术条件要求焊接碳当量Ceq0.50%，实际供货控制在0.47%以下。通过对化学成分、生产工艺的优化，在保证高强度的同时，实现了尽

10、可能低的焊接碳当量，保证现场顺利施工、焊接，解决了高强度和低碳当量之间的矛盾。洁净钢冶炼工艺 采用洁净钢生产工艺，降低钢中的气体和夹杂物含量，以提高钢板的综合性能，尤其是提高抗层状撕裂性能。冶炼前对废钢等原料进行精选，减少带入钢中的外来夹杂。在电炉冶炼熔化期加强造渣、流渣，通过偏心底避渣出钢等措施将P控制在0.012%以下。在LF炉外精炼过程，加强造白渣，加强吹Ar促进钢水与渣的混合搅拌，经VD处理，将S控制在0.005%以下，同时进行Ca处理，改善夹杂物形态。大钢锭无缺陷浇铸工艺 为保证一定的压缩比，供货钢板全部采用钢锭成材，而钢锭厚度增大后，凝固过程中容易产生偏析、疏松、气孔等冶金缺陷。为此，舞钢研究开发了大钢锭无缺陷浇铸工艺，通过采用合理的锭型设计、合适的浇铸温度和浇铸速度、保护浇铸等技术措施，大幅度改善了大钢锭的内部质量。严格的控轧控冷工艺 微合金化控轧控冷钢板，具有良好的细化晶粒效果，为保证-40低温韧性和减轻板厚效应，采取严格的未再结晶区控制轧制和随后的控制冷却，细化铁素体晶粒，提高