[發明專利]一種耐火鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 201910168991.7
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109680215A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 王培;郭飛;蔣中華;李殿中;李依依
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C33/06
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 柴明英;梁永芳

本發明是關于一種耐火鋼及其制備方法，涉及耐火鋼技術領域。主要采用的技術方案為：一種耐火鋼，以重量百分含量計，包括以下成分：碳為0.05?0.2％，硅為0?1.0％，錳為0?2.0％，鋁為0.01％?0.04％，硫為0?0.005％，磷為0?0.015％，稀土為50ppm?500ppm，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明主要用于提供一種基于稀土元素微合金化原理而進行改良優化的耐火鋼及其制備方法，使耐火鋼在滿足高溫服役性能的同時，避免添加或減少Nb、Mo和V含量，降低其生產成本。

技術領域

本發明涉及一種耐火鋼技術領域，特別是涉及一種耐火鋼及其制備方法。

背景技術

隨著現代化建筑工業的迅猛發展，在建筑材料表面涂覆耐火涂層來提高耐火性的方法已經逐漸被人們所擯棄，主要原因是：具有表面涂覆層的建筑成本會提高、以及表面耐火涂敷層會對人們的身體健康造成影響，并會加大對環境的污染。因此，人們逐漸開始嘗試從建筑材料自身的角度出發來提升建筑物的耐火性能，其中重要的一個方向就是加強對耐火鋼的開發。所謂耐火鋼，是指一般規定在600℃、時間1～3h內的屈服強度大于室溫屈服強度的2/3，用于鋼結構建筑或高層大型建筑的在一定條件下具有防火抗坍塌功能的工程結構鋼。

耐火鋼在服役過程中，其主要是通過以下兩方面因素的作用來實現其高溫力學性能的提高：第一，對鋼材進行適當的微合金化(有些微合金元素具有提高鋼的高溫力學性能的作用，且作用效果顯著)；第二、降低鋼中碳元素含量或者在服役條件下對碳元素在鋼中的移動能力進行有效的抑制(這也是為了改善耐火鋼這種焊接結構用鋼的焊接性能需要考慮的問題)。

現有技術中，用來提高合金高溫性能的合金元素主要有Nb、Mo、Cr、V、Ti等；如：單獨添加Nb元素可增加鋼的室溫及高溫強度；Nb元素和Mo元素的復合添加是提高鋼高溫性能的有效途徑；Ti元素和V元素在耐火鋼中的作用與Nb元素的作用相似，在增加鋼的高溫強度同時，還對鋼材焊接后的塑韌性有著積極的作用。目前生產的耐火鋼主要有Mo-Nb、Mo-Nb-Ti、Mo-V、Mo-Cr-Nb-V合金系鋼等。其中，碳含量低、高純度、微合金化和超細晶化是現代物理冶金技術發展的趨勢。耐火鋼作為一種焊接結構用鋼為了改善鋼材的焊接性，希望其碳含量較低。

鑒于上述提高耐火鋼高溫性能的原理，目前對于耐火鋼的成分設計方面的研究進展迅速。但是，本技術領域的技術人員逐漸發現：雖然通過在鋼材中加入Nb、Mo、Cr、V、Ti等元素是提高鋼高溫強度非常有效的方法，然而由于多種合金元素的加入，不同合金元素性質的差異及其之間相互作用，以及合金元素與鋼材自身的相互作用機制尚不完全清晰，甚至會引入一些導致材料性能惡化的夾雜物等；同時，更為重要的是多種合金元素在鋼材冶煉的過程中的添加工藝較為復雜，大大增加了工業生產成本，降低效率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種耐火鋼及其制備方法，主要目的在于提供一種基于稀土元素微合金化原理而進行改良優化的耐火鋼，使耐火鋼在滿足高溫服役性能的同時，還能優化其工業制備流程、并降低其生產成本。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種耐火鋼，其中，以重量百分含量計，包括以下成分：

碳：0.05-0.2％，

硅：0-1.0％，

錳：0-2.0％，

鋁：0.01％-0.04％，

硫：0-0.005％，

磷：0-0.015％，

稀土：50ppm-500ppm，

余量為鐵和不可避免的雜質。

優選的，所述稀土包括鑭、鈰中的一種或兩種。