低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)及其熔煉、澆注控制方法和熱處理工藝技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)及其熔煉、澆注控制方法和熱處理工藝，根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單、壁厚是否均勻以及熱處理過(guò)程中是否易產(chǎn)生裂紋的特點(diǎn)，對(duì)其組分中的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、鉻(Cr)、鎳(Ni)作相應(yīng)調(diào)整，并在熱處理工藝環(huán)節(jié)對(duì)其作相應(yīng)的“淬火+回火”或者“正火+回火”處理。通過(guò)采用加入低合金的方法在滿足鑄鋼節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能和焊接性能的前提下，降低了鑄造成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)及其熔煉、澆注控制方法和熱處理工藝
本專利技術(shù)涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)及其熔煉、澆注控制方法和熱處理工藝。
技術(shù)介紹
建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼架與鋼架之間、鋼架與柱子之間的連接多采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)與鋼架(或柱子)相焊接的結(jié)構(gòu)。由于建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念為強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿件，為確保其鋼結(jié)構(gòu)不受相交(或相貫)節(jié)點(diǎn)性能或成本的限制，建筑設(shè)計(jì)對(duì)高強(qiáng)度鑄鋼節(jié)點(diǎn)的選用比較慎重隨著鑄鋼節(jié)點(diǎn)在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的深入廣泛的應(yīng)用，對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能有了更高的要求。目前的鑄鋼節(jié)點(diǎn)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T7659中最高牌號(hào)為ZG340-550H，其對(duì)應(yīng)的性能為屈服強(qiáng)度≥340Mpa、抗拉強(qiáng)度≥550Mpa、伸長(zhǎng)率≥15％，而此牌號(hào)的鑄鋼節(jié)點(diǎn)不能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)材料Q390B(壁厚大于16mm)：抗拉強(qiáng)度≥490Mpa、屈服強(qiáng)度≥370Mpa、伸長(zhǎng)率≥20％；也不能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)材料Q420B(壁厚大于50mm)：抗拉強(qiáng)度≥520Mpa、屈服強(qiáng)度≥380Mpa、伸長(zhǎng)率≥19％的要求；實(shí)際工程應(yīng)用中設(shè)計(jì)單位往往采用增加鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚或加大鑄鋼節(jié)點(diǎn)尺寸規(guī)格以使鑄鋼節(jié)點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，這就會(huì)使鑄鋼節(jié)點(diǎn)的用鋼量大幅度增加，整體建筑成本也隨之增加。除日本JIS標(biāo)準(zhǔn)中有與Q390B(壁厚大于16mm)及Q420B(壁厚大于50mm)相匹配的鑄鋼節(jié)點(diǎn)材質(zhì)外，其他國(guó)家目前還沒(méi)有與建筑鋼結(jié)構(gòu)低合金高強(qiáng)度、焊接性能良好的鑄鋼節(jié)點(diǎn)材質(zhì)相匹配的標(biāo)準(zhǔn)。日本JIS標(biāo)準(zhǔn)所述材料的化學(xué)成分具體為：C≤0.22％、Si≤0.80％、Mn≤1.50％、P≤0.04％、S≤0.04％、Cr≤0.50％、Ni≤2.50％、Mo≤0.30％、V≤0.20％。可以看出，該材料對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分中合金元素添加多，且添加了較高含量的鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)和釩(V)等貴金屬元素，原材料成本過(guò)高，為使鑄造行業(yè)能盡快滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)的市場(chǎng)發(fā)展需求，鑄造成本相對(duì)于整體建筑的綜合成本的比例亟待優(yōu)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)及其熔煉、澆注控制方法和熱處理工藝，通過(guò)加入低合金的方法達(dá)到建筑要求的力學(xué)性能，在鑄鋼節(jié)點(diǎn)滿足高強(qiáng)度力學(xué)性能和焊接性能的前提下，大大降低了鑄造成本。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案具體為：一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)，由以下質(zhì)量百分比的原料熔煉制成：碳(C)為0.17～0.25％、硅(Si)≤0.60％、錳(Mn)≤1.60％、磷(P)≤0.03％、硫(S)≤0.03％，余量為鐵(Fe)。一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)，由以下質(zhì)量百分比的原料熔煉制成：碳(C)為0.18～0.25％、硅(Si)≤0.60％、錳(Mn)為1.00～1.60％、磷(P)≤0.03％、硫(S)≤0.03％，余量為鐵(Fe)。一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)，由以下質(zhì)量百分比的原料熔煉制成：碳(C)為0.17～0.23％、硅(Si)≤0.60％、錳(Mn)≤1.60％、磷(P)≤0.02％、硫(S)≤0.02％，還包括鉻(Cr)≤0.30％、鎳(Ni)≤1.00％，余量為鐵(Fe)。一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的熔煉及澆注控制方法，其中熔煉工序采用電弧爐熔煉，澆注工序采用底注式鋼包澆注，主要包括以下步驟：S1：將經(jīng)過(guò)除銹和清潔的廢鋼和包括錳鐵、鉻鐵和硅鐵的合金元素加入電弧爐內(nèi)熔煉；S2：熔煉的還原期加入包括錳鐵、鉻鐵和硅鐵的合金元素；S2：熔煉的鋼水在溫度為1600～1650℃時(shí)出爐；S3：采用底注式鋼包對(duì)出爐的鋼水進(jìn)行澆注，澆注的溫度為1500～1580℃。用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻，熱處理過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼節(jié)點(diǎn)的熱處理工藝，包括淬火處理工藝和回火處理工藝，所述淬火處理工藝和高溫回火處理工藝具體為：所述淬火處理工藝過(guò)程包括淬火升溫階段和淬火保溫階段，其中：淬火升溫階段：600℃以下的淬火升溫階段其升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下，升溫至600℃后保溫4h；600℃到(880±10)℃的淬火升溫階段其升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下；淬火保溫階段：當(dāng)溫度為880±10℃時(shí)，保溫時(shí)間根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚或者堆料高度計(jì)算；當(dāng)所述的鑄鋼節(jié)點(diǎn)達(dá)到所述保溫階段需要的保溫時(shí)間后，淬火后對(duì)經(jīng)過(guò)上述淬火處理工藝的鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高溫回火處理，所述高溫回火處理工藝包括回火升溫階段和回火保溫階段，其中：回火升溫階段：升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下，升溫至600～650℃；回火保溫階段：當(dāng)溫度為600～650℃時(shí)保溫，回火保溫時(shí)間根據(jù)所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚或者堆料高度計(jì)算；當(dāng)所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)達(dá)到所述回火保溫階段要求的保溫時(shí)間后出爐空冷。用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均勻或者熱處理過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼節(jié)點(diǎn)的熱處理工藝，包括正火處理工藝和回火處理工藝，所述正火處理工藝和回火處理工藝具體為：所述正火處理工藝包括正火升溫階段和正火保溫階段，其中：正火升溫階段：600℃以下的正火升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下，加熱至600℃后保溫4h；600～(900±10)℃的正火升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下；正火保溫階段：當(dāng)溫度為900±10℃時(shí)，回火保溫時(shí)間根據(jù)所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚或者堆料高度計(jì)算；所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)達(dá)到所述正火保溫階段要求的保溫時(shí)間后，出爐進(jìn)行強(qiáng)制空冷加水霧后對(duì)經(jīng)過(guò)上述正火處理工藝的所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回火處理，回火處理工藝包括回火升溫階段和回火保溫階段，其中：回火升溫階段：升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下，升溫至600～650℃；回火保溫階段，當(dāng)溫度為600～650℃時(shí)保溫，回火保溫時(shí)間根據(jù)上述鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚或者堆料高度計(jì)算；當(dāng)所述鑄鋼節(jié)點(diǎn)達(dá)到所述回火保溫階段要求的保溫時(shí)間后出爐空冷。所述淬火保溫時(shí)間和所述回火保溫時(shí)間根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的壁厚計(jì)算，按照25mm/h進(jìn)行保溫。所述淬火保溫時(shí)間和所述回火保溫時(shí)間根據(jù)堆料高度計(jì)算，按照4h/m進(jìn)行保溫。本專利技術(shù)產(chǎn)生的有益效果是：鑄鋼節(jié)點(diǎn)在保證具有良好焊接性能(碳當(dāng)量＜0.48％)的前提下，實(shí)現(xiàn)了屈服強(qiáng)度＞380Mpa、抗拉強(qiáng)度＞550Mpa、伸長(zhǎng)率為20％的優(yōu)良性能，且鑄鋼節(jié)點(diǎn)的組分中省去了包括鉬(Mo)和釩(V)在內(nèi)的貴金屬元素，降低了鉻(Cr)、鎳(Ni)的含量，在保證強(qiáng)度的前提下大大降低了鑄造成本在綜合成本中的比例。此外，本專利技術(shù)的鑄鋼節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)的快捷安裝和精確調(diào)節(jié)，安裝簡(jiǎn)便，鋼材用量小。附圖說(shuō)明當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，能夠更完整更好地理解本專利技術(shù)。此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的不當(dāng)限定。圖1-1為本專利技術(shù)一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻且熱處理過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋對(duì)應(yīng)的主視示意圖；圖1-2為本專利技術(shù)一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻且熱處理過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋對(duì)應(yīng)的左視剖面圖；圖1-3為本專利技術(shù)一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻且熱處理過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋對(duì)應(yīng)的俯視示意圖；圖2為圖1-1至1-3對(duì)應(yīng)的實(shí)施例的鑄鋼節(jié)點(diǎn)布置示意圖；圖3-1為本專利技術(shù)一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均勻或者熱處理過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋對(duì)應(yīng)的主視示意圖；圖3-2為本專利技術(shù)一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均勻或者熱處理過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋對(duì)應(yīng)的左視示意圖；圖3-3為本專利技術(shù)一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均勻或者熱處理過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋對(duì)應(yīng)的俯視示意圖；圖3-4為本發(fā)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的原料熔煉制成：碳(C)為0.17～0.25％、硅(Si)≤0.60％、錳(Mn)≤1.60％、磷(P)≤0.03％、硫(S)≤0.03％，余量為鐵(Fe)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低合金鑄鋼節(jié)點(diǎn)的熔煉、澆注和熱處理控制方法，其特征在于，包括熔煉、澆注控制步驟、熱處理工藝步驟和正火處理工藝步驟：質(zhì)量百分比的原料為：碳(C)為0.23～0.25％、硅(Si)≤0.60％、錳(Mn)≤1.60％、磷(P)為0.02～0.03％、硫(S)為0.015～0.03％，余量為鐵(Fe)；一、熔煉、澆注控制步驟如下：步驟S10、熔煉工序：將經(jīng)過(guò)除銹和清潔的廢鋼和包括所述原料加入電弧爐內(nèi)熔煉，至熔煉的鋼水在溫度為1600～1650℃時(shí)出爐；步驟S20、澆注工序：采用底注式鋼包對(duì)出爐的鋼水進(jìn)行澆注，澆注的溫度為1500～1580℃，得到鑄鋼節(jié)點(diǎn)；二、熱處理工藝步驟包括淬火處理工藝步驟和之后的回火處理工藝步驟1；步驟如下：步驟31)、所述淬火處理工藝步驟包括淬火升溫階段和淬火保溫階段，其中：步驟31.1)、所述淬火升溫階段具體為：600℃以下的淬火升溫階段其升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下，升溫至600℃后保溫4h；600℃到880±10℃的淬火升溫階段其升溫速度控制在每小時(shí)100℃以下；步驟31.2)、所述淬火保溫階段具體為：溫度為880±10℃時(shí)進(jìn)入保溫階段，保溫5h后，進(jìn)行淬火，隨后進(jìn)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王海霞，趙剛，范寶華，齊復(fù)祥，崔志明，章亞紅，呂建強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11