[發明專利]一種高性能耐候建筑結構用鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200910048288.9
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101845602A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 劉自成;施青
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C22C33/04;B22D11/16;C21D8/02
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及一種高性能耐候建筑結構用鋼及其制造方法，主要用于高層建筑結構、無涂裝大型橋梁結構制造用材。

背景技術

眾所周知，低碳(高強度)低合金鋼是最重要工程結構材料之一，廣泛應用于石油天然氣管線、海洋平臺、船舶制造、橋梁結構、鍋爐壓力容器、建筑結構、汽車工業、鐵路運輸及機械制造之中。低碳(高強度)低合金鋼性能取決于其化學成分、制造過程的工藝制度，其中強度、韌性和焊接性是低碳(高強度)低合金鋼最重要的性能，它最終決定于成品鋼材的顯微組織狀態。

隨著科技不斷地向前發展，人們對鋼的強韌性、焊接性提出更高的要求，即在維持較低制造成本的同時大幅度地提高鋼板的綜合機械性能和使用性能，以減少鋼材的用量而節約成本，減輕鋼構件自身重量、穩定性和安全性。

目前世界范圍內掀起了發展新一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，通過合金組合設計、革新控軋/TMCP技術及熱處理工藝獲得更好的顯微組織匹配，從而使鋼板得到更優良強韌性、強塑性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、更優良的焊接性及抗疲勞性能。

現有制造耐大氣腐蝕焊接結構用厚鋼板時，一般要在鋼中添加一定量的P、Ni、Cu、Cr等耐候性合金元素，目的是在鋼板表面形成一層致密的非晶保護膜，阻止空氣進入鋼板內部，達到耐大氣腐蝕作用，(參見“西山紀念技術講座”159-160，P84～P85)；由此帶來母材鋼板韌性和焊接性較差，尤其焊接接頭的熔合線與熱影響區沖擊韌性很差。為此日本采用低C含量成分設計，添加微合金元素Ti、Nb，結合控制軋制工藝，使鋼板焊接性與低溫韌性得到大幅度提高(《制鐵研究》，1982，Vol.309，P98；《R&D神戶制鋼技報》，1988，Vol.38，P97)；為開發寒冷地區使用的耐候鋼，日本采用低C-高Al-低N-微Ti處理成分設計技術，結合控制軋制工藝成功生產出滿足-40℃低溫韌性耐候鋼板(《鐵と鋼》，1985，Vol.71，S593)，但是這些鋼板的強度級別均為490MPa級，厚度一般也不超過50mm；由于Cr元素大幅度降低鐵素體/珠光體顯微組織鋼板的強度且降低屈服強度的幅度大于降低抗拉強度的幅度(《西山紀念技術講座》86-87，P11)，因此采用控制軋制或正火工藝生產屈服強度≥420MPa、抗拉強度≥550MPa、屈強比≤0.80、-40℃的Charpy橫向沖擊功(單個值)≥47J、可大線能量焊接耐候結構用厚鋼板(板厚≥40mm)時，鋼板的碳當量Ceq[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15]一般需要控制在0.46％以上，這將嚴重劣化鋼板母材低溫韌性和焊接性；

同時，還有如日本專利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開4-285119、特平開4-308035、平3-264614、平2-250917、平4-143246、美國專利US?Patent4855106、US?Patent5183198、USPatent4137104等專利文獻，只是說明如何實現母材鋼板的低溫韌性，對于如何在焊接條件下，獲得優良的熱影響區(HAZ)低溫韌性說明得較少，尤其采用大線能量焊接時如何保證熱影響區(HAZ)的低溫韌性少之又少。

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能耐候建筑結構用鋼及其制造方法，在低C-中Mn-高Als-低N-(Cu+Ni+Cr)合金化-Nb微合金化-超微Ti處理的低合金耐候鋼成分體系中獲得屈服強度≥420MPa、抗拉強度≥550MPa、屈強比≤0.80、-40℃的Charpy橫向沖擊功(單個值)≥47J、可大線能量焊接耐候結構用厚鋼板(板厚≥40mm)。