[發(fā)明專利]一種耐火鋼、耐火無縫鋼管及其生產(chǎn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810301510.7
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101285153A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 尹人潔;王婀娜;藤建明;張濤
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C22C38/28
• 分類號: C22C38/28;C21D9/08;B21B37/74
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發(fā)明涉及一種耐火鋼、耐火無縫鋼管及其生產(chǎn)方法，屬于冶金領域。

背景技術

隨著國內外鋼結構的大型建筑、高層建筑不斷涌現(xiàn)，人們越來越重視鋼結構的防火安全性，特別是美國“9.11”事件發(fā)生后，對建筑用鋼材的防火性能又提出了新的要求。

國內對于建筑用耐火無縫鋼管的研發(fā)處于空白狀態(tài)。國外耐火鋼的研究及報道主要集中于日本。如：申請?zhí)枮镴P20020094834(CN1643167，WO03087414，TW235769B)的專利申請公開了一種耐高溫(600～800℃)1小時左右的建筑結構用低碳合金高強度鋼(鋼板、鋼管、型鋼、線材)的制造方法，該鋼以質量％計含有C：至少為0.005％且小于0.08％，Si：0.5％或以下，Mn：0.1～1.6％，P：0.02％或以下，S：0.01％或以下，Mo：0.1～1.5％，Nb：0.03～0.3％，Ti：0.025％或以下，B：0.0005～0.003％，Al：0.06％或以下，N：0.006％或以下，余量為Fe與不可避免的雜質，且由常溫時的屈服應力對高溫時的屈服應力進行無量綱化處理的應力降低率(高溫屈服應力/常溫屈服應力)p在鋼材溫度T(℃)為600～800℃的范圍內，滿足p≥0.0029×T+2.80。但該耐火鋼中的C含量為0.005％～0.08％，用其通過熱軋工藝制造建筑耐火用耐火無縫鋼管，常溫下屈服強度不能達到400MPa以上，如要制造高性能建筑耐火無縫鋼管，則必須經(jīng)過熱處理，這樣會使制造成本增加。

又如：JP10204529的專利公開了一種耐火鋼，其鋼坯化學成分為(％)：C：0.04-0.15，Si：≤0.50，Mn：0.5-1.7，Mo：0.1-1.0，Al：≤0.010，N：≤0.012，此外還包括一種或一種以上的V：0.01-0.10，Nb：0.01-0.04，Cr：0.1-0.5，余量為Fe與不可避免的雜質。其軋制工藝為：鋼坯加熱經(jīng)熱穿孔和軋制，變形量≥30％，終軋溫度≥900度，然后空冷。在900～1000度之間正火，在500～700度之間回火。該合金鋼的生產(chǎn)需要添加釩元素，而釩氮合金價格昂貴，且V鋼對生產(chǎn)中的過程控制要求很嚴，對溫度的變化很敏感，生產(chǎn)中一旦發(fā)生設備故障或人為失誤，就會使鋼管的韌性變差，影響鋼管的屈強比。

因此，本領域目前迫切需求一種不需要后續(xù)熱處理，工序簡潔，流程短，成本低且不添加釩的耐火無縫鋼管。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供一種耐火鋼，該耐火鋼不添加釩且用其生產(chǎn)耐火無縫鋼管時不需要后續(xù)熱處理。

本發(fā)明耐火鋼，其化學成分重量配比為：C：0.08～0.20％，Si：0.20～0.45％，Mn：1.00～1.40％，Nb：0.02～0.05％，Mo：0.30～0.60％，Cr：0.50～1.10％，Al：0.015～0.060％，Ti：0.01～0.15％，余量為Fe和不可避免的雜質。

上述的不可避免的雜質包括P和S，一般地，P和S的含量為：P：≤0.020％、S：≤0.020％

上述的不可避免的雜質包括Ni和Cu，適量的Ni和Cu可提高鋼的耐候性，但Ni和Cu含量過大，則會降低耐火鋼性能，Ni和Cu的含量優(yōu)選為：Ni：≤0.30％，Cu：≤0.20％。

本發(fā)明耐火鋼中的C和Mn是成分設計中最基本的元素。C是傳統(tǒng)的最經(jīng)濟的強化元素，鋼的強度幾乎是隨C％的增加呈直線增加，為改善鋼的焊接性，碳含量一般控制在0.2以下。

本發(fā)明耐火鋼中的Mo固溶于鐵素體中，高溫下Mo在鐵素體中的擴散速度較慢，可顯著提高鋼的高溫強度與蠕變強度。研究表明，固溶的Mo容易在晶界上偏聚，提高鋼的高溫強度；Mo還可以增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，加Mo后鋼中貝氏體體積分數(shù)增加，高位錯密度的貝氏體組織使耐火鋼獲得了良好的高溫性能。

本發(fā)明耐火鋼中的Cr可以有效提高鋼的高溫抗氧化性和抗蠕變性能。但Cr與Mo等共同加入時對鋼的高溫性能較為復雜。在耐火鋼中添加Cr可提高鋼的耐熱性，但鋼中添加這類貴金屬元素，將大幅增加生產(chǎn)成本，因此，本發(fā)明耐火鋼只添加少量Cr。

本發(fā)明耐火鋼中的Nb在高溫下析出針狀鐵素體組織，可顯著提高鋼的高溫強度，復合添加Mo-Nb可產(chǎn)生更好的沉淀強化效果，比單獨添加Nb的效果要好，不但提高鋼材高溫屈服強度，也可以滿足抗地震(屈強比≤80％)性能的要求。Ti的作用與Nb相似。

本發(fā)明耐火鋼中的Al可以提高鋼的高溫強度和持久強度。

本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供一種由上述耐火鋼制備的耐火無縫鋼管。