一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼及生產(chǎn)方法技術(shù)

一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼，其化學(xué)成分及wt%為：C：0.02~0.06%，Si：0.05~0.15%，Mn：1.00~1.60%，P≤0.005%，S≤0.002%，Mo：0.51~0.82%，Cr：0.30~0.50%，Ni：0.22~0.50%，Nb：0.020~0.050%，V：0.040~0.10%，Ti：0.008~0.025%，Ca：0.010~0.050%，Zr：0.010~0.050%，[O]：40~80×10~4%;生產(chǎn)步棸：將鋼坯加熱；粗軋；精軋；弛豫緩冷；冷卻；空冷至室溫；消除應(yīng)力回火。本發(fā)明專利技術(shù)鋼Rel＞620MPa，-20℃沖擊韌性＞200J、屈強(qiáng)比＜0.80、600℃屈服強(qiáng)度與室溫屈服強(qiáng)度的比值＞2/3，且工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，也無需進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)質(zhì)工序。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼及生產(chǎn)方法
本專利技術(shù)涉及一種耐火結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法，具體屬于一種屈服強(qiáng)度＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法。
技術(shù)介紹
隨著冶金科技的不斷進(jìn)步，建筑、橋梁等大型工程項(xiàng)目對(duì)高強(qiáng)鋼材的技術(shù)要求也越來越高，除了強(qiáng)度、韌性、塑性等傳統(tǒng)指標(biāo)提高要求外，還對(duì)鋼材的抗震性能（低屈強(qiáng)比）、耐火性能以及焊接性能提出了更高的要求。屈強(qiáng)比是抵抗從屈服到塑性不穩(wěn)定變形的一種能力，從安全角度考慮，低屈強(qiáng)比是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要特征；而耐火性能就是要求鋼材在600℃高溫下其屈服強(qiáng)度不低于室溫下標(biāo)準(zhǔn)要求屈服強(qiáng)度值的2/3，采用具有耐火性能的鋼材，可大大減薄耐火涂層的厚度，降低建造費(fèi)用和維護(hù)成本。但采用傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)鋼材在確保高強(qiáng)度的同時(shí)，其屈強(qiáng)比也較高，同時(shí)焊接性能較差且對(duì)耐火性能不做要求，顯然已不能滿足現(xiàn)代大型工程對(duì)屈強(qiáng)比、焊接性能以及耐火性能的嚴(yán)格要求。目前，我國大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要大量的具有高強(qiáng)度、更低屈強(qiáng)比且具有耐火性能的結(jié)構(gòu)鋼材，因此，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，大型化鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)將會(huì)逐漸增多，而發(fā)展具有耐火性能的結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度鋼材是其發(fā)展方向之一。本專利技術(shù)前，中國專利號(hào)為200910061106.1的文獻(xiàn)，其公開了一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比焊接結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)方法，該專利技術(shù)不足之處在于鋼中含有較高的Cu、Cr、Ni等貴重合金元素，成本高。中國專利號(hào)為201010599469.3的文獻(xiàn)，其公開了一種800MPa級(jí)低屈強(qiáng)比結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法，該鋼中含有較多的Cu、Ni元素，合金成本高，且添加B元素造成延伸率較低，回火后鋼板屈服強(qiáng)度較低。歐洲專利號(hào)為EP20010930007的文獻(xiàn)，其公開了“THICKSTEELPLATEBEINGEXCELLENTINCTODCHARACTERISTICINWELDINGHEATAFFECTEDZONEANDHAVINGYIELDSTRENGTHOF460MPaORMORE”。該專利技術(shù)鋼采用直接淬火+回火或TMCP工藝路線生產(chǎn)，但其專利技術(shù)鋼種的強(qiáng)度均較低，對(duì)耐火性能和厚度方向性能均不做要求，已無法滿足現(xiàn)代大型結(jié)構(gòu)工程對(duì)鋼材的高強(qiáng)度、優(yōu)異的耐火性能和抗層狀撕裂性能的要求。中國專利號(hào)為201310649811.X的文獻(xiàn)，其公開了一種屈強(qiáng)比＜0.8的低碳貝氏體建筑用鋼及其生產(chǎn)方法，該專利技術(shù)采用TMCP工藝生產(chǎn)，無需進(jìn)行熱處理，但該專利技術(shù)鋼需要精確控制組織中鐵素體面積百分比含量為12~25%，生產(chǎn)難度較大。中國專利號(hào)為201310498628.4的文獻(xiàn)，其公開了一種低成本高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法，該專利技術(shù)采用TMCP+回火工藝生產(chǎn)，但該專利技術(shù)產(chǎn)品的屈強(qiáng)比均高于0.80。同時(shí)上述專利技術(shù)專利均不具備耐火性能。中國專利號(hào)為201110080774.6、201110247615.0和200910045146.7的文獻(xiàn)，分別公開了一種低成本高強(qiáng)高韌抗震耐火鋼及其制備工藝、一種耐火抗震建筑用鋼和一種高強(qiáng)度高韌性低屈強(qiáng)比耐火鋼及其制造方法，但該三項(xiàng)專利技術(shù)專利的強(qiáng)度級(jí)別較低，其抗拉強(qiáng)度均低于720MPa，且僅要求0℃沖擊韌性；中國專利號(hào)為200910011963的文獻(xiàn)，公開了一種高性能建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及其制造方法，該專利技術(shù)鋼具有成分簡(jiǎn)單、屈強(qiáng)比低以及耐火性能好等特點(diǎn)，但其屈服強(qiáng)度低于620MPa，且對(duì)厚度方向性能不做要求，不能滿足大型工程對(duì)鋼材高強(qiáng)度和抗層狀撕裂性能的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種屈服強(qiáng)度＞620MPa，-20℃沖擊韌性＞200J、屈強(qiáng)比＜0.80、600℃屈服強(qiáng)度與室溫屈服強(qiáng)度的比值＞2/3的具有高強(qiáng)韌性、低屈強(qiáng)比、優(yōu)異的耐火性能和焊接性能以及冷熱加工性能，且工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短的Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施：一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C：0.02~0.06%，Si：0.05~0.15%，Mn：1.00~1.60%，P≤0.005%，S≤0.002%，Mo：0.51~0.82%，Cr：0.30~0.50%，Ni：0.22~0.50%，Nb：0.020~0.050%，V：0.040~0.10%，Ti：0.008~0.025%，Ca：0.010~0.050%，Zr：0.010~0.050%，[O]：40~80×10~4%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；同時(shí)滿足公式：6C+Mn=1.40~1.75，（Mo+2Cr）/Ni=3.0~3.5,（Ca+Zr）/[O]=8.5~13.5。生產(chǎn)一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼的方法，其步棸：1）經(jīng)冶煉及鑄成坯后，將鋼坯加熱至1300~1350℃，并控制加熱速率在6~8℃/s，并在1150~1180℃溫度下保溫20~30min；2）進(jìn)行粗軋，控制其開軋溫度在1120~1160℃，總壓下率在55~65%，最后1道次軋制前進(jìn)行弛豫緩冷10~30s，并控制結(jié)束溫度在1030~1080℃；3）進(jìn)行精軋，并控制其開軋溫度在840~900℃，總壓下率在50~60%，結(jié)束溫度在800~880℃；4）對(duì)鋼板進(jìn)行弛豫緩冷；5）在冷卻速度為12~18℃/s下進(jìn)行冷卻，冷卻開始溫度為700~750℃，并控制返紅溫度為400~600℃，上下水比按1:1.05~1.35；6）空冷至室溫；7）進(jìn)行消除應(yīng)力回火，回火溫度在200~300℃。以下詳述本專利技術(shù)中化學(xué)成分限定量的理由：本專利技術(shù)的C含量選擇在0.02~0.06%，C是確保鋼強(qiáng)度必不可少的元素之一，主要通過間隙置換固溶強(qiáng)化顯著提高鋼的強(qiáng)度，并與Nb、V、Ti形成細(xì)小碳氮化物析出，以晶粒強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化的方式進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)提高C含量還有利于得到較低的屈強(qiáng)比。C屬于擴(kuò)大奧氏體相區(qū)元素，當(dāng)C含量低于0.02%時(shí)，相變點(diǎn)明顯提升，易導(dǎo)致晶粒粗化，不利于獲得足夠高的強(qiáng)度和低的屈強(qiáng)比。當(dāng)C含量高于0.06%時(shí)，碳偏析的傾向、鋼中M~A島量以及鋼的焊接冷裂紋敏感性系數(shù)增加，尤其在含有Mo、Cr的鋼中，過多的C含量嚴(yán)重惡化鋼的塑韌性和焊接性能。故C含量限定為0.02~0.06%。本專利技術(shù)的Si含量選擇在0.05~0.15%，一般地，Si在鋼中的主要作用是固溶強(qiáng)化和脫氧，但Si在因固溶強(qiáng)化提高強(qiáng)度的同時(shí)，降低鋼材和HAZ沖擊韌性。由于本專利技術(shù)鋼中添加有Ca、Zr、Als等與[O]具有更強(qiáng)結(jié)合力的元素，同時(shí)添加有固溶強(qiáng)化作用更強(qiáng)的Mo和Cr，因此，本專利技術(shù)鋼中Si含量限定為0.15%以下，以盡可能降低其對(duì)鋼材韌性的不利影響。本專利技術(shù)的Mn含量選擇在1.00~1.60%，Mn是確保鋼材強(qiáng)韌性的重要元素，也是確保鋼材焊接熱影響區(qū)性能不可或缺的元素之一。本專利技術(shù)中，Mn的另一個(gè)重要作用是與Ca、S形成可作為相變形核核心的微細(xì)硫化物，促進(jìn)相變過程，細(xì)化有效組織晶粒，提高鋼材強(qiáng)韌性。由于添加Mn元素提高鋼材碳當(dāng)量以及焊接裂紋敏感性系數(shù)，因此，當(dāng)Mn含量高于1.60%時(shí)，會(huì)惡化鋼的焊接性能和增加鋼材的焊接裂紋敏感性，同時(shí)過高的Mn含量則會(huì)與Ca、Zr、S、O形成大尺寸的氧化物硫化物復(fù)合夾雜，進(jìn)一步惡化鋼材的沖擊韌性和焊接性能，也不利于確保鋼材的抗層狀撕裂性能。本專利技術(shù)的P≤本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C：0.02~0.06%，Si：0.05~0.15%，Mn：1.00~1.60%，P≤0.005%，S≤0.002%，Mo：0.51~0.82%，Cr：0.30~0.50%，Ni：0.22~0.50%，Nb：0.020~0.050%，V：0.040~0.10%，Ti：0.008~0.025%，Ca：0.010~0.050%，Zr：0.010~0.050%，[O]：40~80×10~4%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；同時(shí)滿足公式：?6C+Mn=1.40~1.75，（Mo+2Cr）/Ni=3.0~3.5,（Ca+Zr）/[O]=8.5~13.5。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)比耐火結(jié)構(gòu)用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C：0.02~0.045%，Si：0.05~0.09%，Mn：1.00~1.160%，P≤0.005%，S≤0.002%，Mo：0.65~0.82%，Cr：0.30~0.50%，Ni：0.22~0.50%，Nb：0.020~0.050%，V：0.040~0.10%，Ti：0.022~0.025%，Ca：0.015~0.050%，Zr：0.015~0.050%，[O]：64~80×10~4%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；同時(shí)滿足公式：6C+Mn=1.40~1.75，（Mo+2Cr）/Ni=3.0~3.5,（Ca+Zr）/[O]=8.5~13.5。2.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種Rel＞620MPa的低屈強(qiáng)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：童明偉，張開廣，郭斌，范巍，陳顏堂，程吉浩，劉文斌，董中波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢鋼鐵集團(tuán)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42