[發明專利]225MPa級抗震用低屈服強度鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200910056838.1
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101775536A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 宋鳳明;溫東輝;劉自成;李自剛
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;C22C38/12;C22C38/14;C22C33/04
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明涉及鋼鐵材料領域，具體地說，本發明涉及一種抗震用低屈服強度鋼。

背景技術

隨著建筑抗震技術的發展，消能抗震技術由于其良好的抗震效果成為建筑結構抗震設計的發展方向，用于制作建筑消能阻尼器的低屈服點鋼已成為抗震用鋼的新鋼種。在本發明之前已經有多個關于建筑抗震用低屈服點鋼的發明專利，如1993年公開的專利文獻JP05214442A(低屈服強度高延伸率結構鋼的生產)、1994年公開的專利文獻JP06235042A(超低屈服點鋼)、1998年公開的專利文獻JP10001741A(具有高延伸率的低屈服點結構鋼及其生產)和JP10324918A(結構用低屈服點鋼板的制造)。這些專利文獻均涉及屈服強度較低，延伸率較高的低合金結構鋼，可通過塑性區的屈服變形吸收地震能量實現抗震的目的，在成分設計上以極低的碳(C)-硅(Si)-錳(Mn)為基礎添加微量合金元素，以降低屈服強度。

另外，1997年公開的專利文獻JP09310118A(韌性良好的低屈服點鋼的生產)、JP10324918A(結構用低屈服點鋼板的制造)和JP09227936A(低屈服點結構用鋼板的生產)也涉及低屈服點抗震用鋼，采用在低C-Si-Mn的基礎上添加微量合金元素的成分設計，但還另外分別加入了銅(Cu)、鉻(Cr)、鎳(Ni)和鉬(Mo)及B等成分中的一種或多種；其屈服強度一般在150MPa以下。

1999年公開的專利文獻JP11229076(韌性良好的低屈服點鋼)及JP11012650A(韌性良好的低屈服點鋼的生產)也涉及抗震用低屈服點鋼，其中Si、Mn含量較高，并添加了B；其屈服強度為110MPa-250MPa，范圍較寬。

2007年公開的專利文獻JP2007146248(低溫韌性和延伸率優良的低屈服點厚鋼板及其制造方法)公開了一種厚度在30mm以上的低屈服點鋼板及其生產方法，具有低溫韌性好、延伸率高的特點，其屈服強度為225±20MPa。在成分設計上該鋼除了選擇添加0.005～0.05％的Ti、0.005～0.05％的Nb、0.005～0.05％的釩(V)外，還添加了0.0003～0.0030％的B、0.05～0.30％的Cr和0.005～0.05％的鋯(Zr)中的一種或多種，并需要添加0.005～0.05％的鈣(Ca)及0.005～0.05％的稀土(Re)。這些元素的添加不但大大增加了制造難度和制造成本，且不利于鋼板的焊接和低溫沖擊性能的保證。另外，該鋼種軋后還需要在700℃或730℃以下溫度進行回火處理，保證表層硬度在Hv95以下，并且軋后需要在870℃-300℃之間以超過3℃/s的冷速冷卻。這增加了生產周期及生產工藝的控制難度。

2000年公開的專利文獻JP2000178677(韌性優良、屈服應變相關性小的低屈服點鋼及其生產方法)和2004年公開的專利文獻JP2004339548(具有優良韌性的225MPa/235MPa級低屈服點鋼及其生產方法)所涉及鋼均采用較低的C、Si、Mn和微量合金元素的復合添加成分設計，消除鋼中多余的C、氮(N)原子。這些合金元素的加入提高了煉鋼難度，并增加了制造成本。另外，專利文獻JP2004339548所涉及鋼要求軋后在400-700℃區間冷速低于2℃/s，延長了鋼板的生產周期。

JP2007146248、JP2000178677、JP2004339548所涉及鋼的化學成分、生產工藝和力學性能對比見表1。

表1JP2007146248、JP2000178677、JP2004339548所涉及鋼的化學成分、生產工藝和力學性能對比

發明內容

本發明的第一個方面提供一種抗震用低屈服強度鋼，其特征在于，以重量百分比計含有C：≤0.05％，Si：≤0.10％，Mn：≤1.0％，P：≤0.01％，S：≤0.006％，Al：0.01-0.05％，N：≤0.005％，其余為Fe和不可避免的雜質。

優選的是，所述鋼中還含有Nb：≤0.05％、V：≤0.10％和Ti：0.01-0.10％中的一種或多種。

鋼板一般通過固溶強化、析出強化、位錯強化和晶界強化等手段提高強度。本發明所述的225MPa級建筑抗震用鋼的屈服強度很低，為了有效降低屈服強度、并保證高的延伸率、良好的低溫韌性及焊接性能，必須盡量降低合金元素的添加量、減少強化因素，實現各元素的合理匹配。本發明鋼的具體化學成分的限定理由如下：