[發(fā)明專利]高強(qiáng)韌性焊接結(jié)構(gòu)用耐火抗震建筑鋼及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910272414.9
• 申請(qǐng)日: 2009-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN101691643A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童明偉;卜勇;郭斌;杜明;張開廣;梅榮利;習(xí)天輝;張政權(quán);董中波;芮曉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50;C22C38/58;C21D8/02
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低合金高強(qiáng)鋼，具體的說(shuō)是一種高強(qiáng)韌性焊接結(jié)構(gòu)用耐火抗震建筑鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代建筑中，為減輕重量，縮短工期，增大空間，高層和超高層的鋼結(jié)構(gòu)建筑日益增加，但高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，將可能造成巨大的人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火要求也越來(lái)越高。由于在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，高溫的影響將使鋼材的強(qiáng)度迅速降低，不能保持建筑結(jié)構(gòu)所要求的強(qiáng)度，為此在許多高層建筑物的耐火設(shè)計(jì)中，都通常采用防火涂層以保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。在耐火建筑中柱子和梁等主要結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成耐火結(jié)構(gòu)，要求的耐火溫度為350℃，在此溫度下鋼材的屈服強(qiáng)度要不低于室溫強(qiáng)度規(guī)定值的三分之二。有關(guān)建筑方面的結(jié)構(gòu)用耐火鋼多有報(bào)道，如日本專利JP4056721、JP4056722、JP4056723，但上述三個(gè)專利的不足之處在于化學(xué)成分中貴重合金元素Mo含量較高(重量百分?jǐn)?shù)大于0.50％)，提高了合金化成本，限制了鋼種的應(yīng)用。又如日本專利JP5059433、JP6264136、JP3126816、JP3130319，上述四個(gè)專利雖然降低了貴重合金元素Mo的含量，但在生產(chǎn)過(guò)程中均須通過(guò)熱處理來(lái)改善鋼的綜合機(jī)械性能，其不僅增加了生產(chǎn)成本，且生產(chǎn)工藝流程較為復(fù)雜。

美國(guó)專利US4990196公開了具有優(yōu)異耐火性能和低屈強(qiáng)比(抗震性)的建筑鋼材，其不足之處在于其化學(xué)成分中貴重合金元素Mo含量均較高(重量百分?jǐn)?shù)大于0.40％)，從而提高了合金化成本，限制了使用，且厚鋼板的焊接效率低，工程結(jié)構(gòu)制造成本高，對(duì)于高層建筑以及地震多發(fā)地帶的建筑用厚鋼板具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種貴重合金元素Mo含量低、生產(chǎn)工藝流程和周期短、具有優(yōu)良的耐火和抗震性能、良好的冷熱加工性能及優(yōu)異的低溫韌性和焊接性能的高強(qiáng)韌性焊接結(jié)構(gòu)用耐火抗震建筑鋼。

本發(fā)明鋼高強(qiáng)韌性焊接結(jié)構(gòu)用耐火抗震建筑鋼包括以鋼的化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為C：0.05～0.13、Si：0.10～0.60、Mn：0.80～1.80、P≤0.015、S≤0.010、Mo：0.15～0.50、Cr：0.15～0.50、Nb：0.015～0.050、Als：0.010～0.050，以及V：0.01～0.10、Ti：0.005～0.020、Ni：0.05～0.50、RE：0.0010～0.020、Ca：0.0010～0.010中的至少一種，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

C含量選擇在0.05～0.13％，C是鋼中不可缺少的提高鋼材強(qiáng)度的元素之一，碳含量每增加0.1％抗拉強(qiáng)度大約提高90MPa，屈服極限大約提高40～50MPa。隨著碳含量的增加，鋼中Fe3C增加，淬硬性也增加，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服極限會(huì)提高，而塑性和韌性指標(biāo)會(huì)下降，焊接性能變差。在焊接C含量較高的鋼材時(shí)，在焊接熱影響區(qū)還會(huì)出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，這將加劇焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的傾向。所以規(guī)定C的上限為0.13％，在此范圍內(nèi)，既提高鋼的強(qiáng)度又適合生產(chǎn)操作，提高其在大生產(chǎn)中的適用性和可行性。

Si含量選擇在0.10～0.60％，Si主要以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，也是鋼中的脫氧元素。但如果鋼中Si含量過(guò)高，則會(huì)引起面縮率下降，特別是沖擊韌性下降較為明顯，同時(shí)對(duì)鋼的焊接性也不利，因此鋼中Si含量不應(yīng)過(guò)高，本發(fā)明鋼Si含量上限定為0.60％。

本發(fā)明的Mn含量選擇在0.80～1.80％。Mn是很重要的合金化元素，是奧氏體穩(wěn)定化元素，在相同C含量和冷卻速度下，隨著鋼中Mn含量的增加，鋼中珠光體的相對(duì)含量會(huì)增加，珠光體片層細(xì)化，從而提高鋼的強(qiáng)度，在含Mn量不高的情況下，鋼的塑性基本上不降低。此外，由于Mn是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)元素，從而使先共析鐵素體在更低的溫度下析出且細(xì)化，同時(shí)，抑制了碳化物在過(guò)冷奧氏體晶界上析出，使鋼保持在較高的塑性，并降低鋼的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。Mn在鋼中還是防止熱脆性的主要元素，MnS大約在出鋼階段形成，所以消除了S造成的危害。Mn是與γ-Fe形成連續(xù)固溶體的常用元素，是溶入鐵素體而引起鋼的固溶強(qiáng)化的，并且不惡化鋼的變形能力。含1％的Mn約可提高抗拉強(qiáng)度100MPa，隨著Mn含量的增加，鋼材的強(qiáng)度明顯的增加，但Mn含量過(guò)高，對(duì)鋼的韌性不利，本發(fā)明中Mn的含量上限為1.80％。

P≤0.015％、S≤0.010％，這是由于鋼中的P、S含量必須控制在較低的范圍，只有冶煉純凈鋼，才能保證本發(fā)明鋼的性能。