本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種低成本490MPa級建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及其制造方法，其化學(xué)成分為：C0.03％～0.09％、Si0.10％～0.38％、Mn0.55％～1.50％、Nb0.011％～0.039％、Ti0.012％～0.050％、Als0.007％～0.045％、Cr0.12％～0.49％、Cu0.10％～0.40％，B0.0008％～0.0020％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，鋼中的雜質(zhì)元素控制在P≤0.016％，S≤0.006％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0030％。其鋼坯加熱到溫度1150～1270℃，加熱時間為鋼板厚度60～110秒/厘米；第一階段軋制鋼板表面除磷后開始，終軋溫度控制在不小于960℃；第二階段開始溫度960～840℃，再結(jié)晶區(qū)積累變形量大于55％，終軋溫度720～880℃；在終軋和冷卻之間需保留20～100秒；開始冷卻為680～840℃，終冷為650～420℃；快速堆垛緩冷保溫，堆垛溫度600～300℃，保溫時間8～16小時。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種抗拉強度490MPa級別建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及其制造方法。
技術(shù)介紹
耐火鋼(FR鋼)其耐熱溫度為600°C以上(一般鋼材僅為350°C以下)使用這種鋼材對可燃物較少且空間較大的建筑物和體育館、博物館等有可能不用防火涂料，節(jié)省大量投資。美國“911”事件發(fā)生后，世界各國對于建筑物、特別是高層建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能提出了迫切而嚴格的要求。因此建筑用高性能耐火鋼板成為近年來研究開發(fā)的熱點。日本是建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展最快，新鋼材、新技術(shù)開發(fā)最先進、應(yīng)用范圍最廣的國家，其建筑領(lǐng)域所用的鋼材約占普通鋼的30%左右，是日本鋼材用量最大的領(lǐng)域。日本耐火鋼 的研究開發(fā)工作引人處于世界領(lǐng)先地位，主要產(chǎn)品為板材和H型鋼。中國從20世紀90年代末開始從事耐火鋼方面的研究。馬鋼、鞍鋼、寶鋼和武鋼等鋼廠先后研發(fā)了耐火鋼，由于耐火鋼中的主要合金元素是高Mo，導(dǎo)致耐火鋼的成本較高，影響了耐火鋼的大量推廣和使用。國際國內(nèi)有關(guān)490N/mm2級別建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及制造方法已經(jīng)形成多項專利，例如以下5個專利專利1，鞍鋼申請的專利申請?zhí)枮镃N03111076. 2的“耐火鋼及其制造方法”，該專利技術(shù)性能已經(jīng)達到耐火鋼的性能要求，但合金設(shè)計中存在V、RE、Ni以及較高水平的Mo元素，這樣難以控制耐火鋼合金成本。專利2，武鋼提供一種專利申請?zhí)枮镃N011335629的“耐火鋼及其生產(chǎn)方法”，該鋼雖然達到了 600°C I 3小時內(nèi)屈服強度下降不低于其常溫的2/3，但是也存在不控制碳當量和屈強比的弊端，且合金含量高，價格昂貴，不能滿足國內(nèi)建筑用鋼市場的需求。專利3，日本新日鐵鋼鐵公司申請的專利號為JP2000256791的專利技術(shù)專利“ Lowyield ratio type fire resistant hot rolled steel sheet and its and itsproduction"中所公開的低屈強比帶鋼，其鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為0. 01 0. 1C，0.05 0. 8Si，0. 5 1.5Mn，0. 3 1.5Mo，0. 005 0. 05Nb，0. 02 0. 1V，0. 0003 0. 0025B，該鋼種屈強比小于0. 8，并且焊接性能良好，但耐火性能較差Rel(6Qcrc)/Rel(3iS)< 2/3。專利4，新日本制鐵株式會社渡部義之、植森龍治等人2008年I月專利技術(shù)的申請?zhí)枮镴P060601/2005 “焊接性和氣割性優(yōu)良的高強度耐火鋼及其制造方法”的專利，公開了ー種耐火鋼及其制造方法，其鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為0. 04 0. 14C，0. 05以下Si，0. 5 2. OMn,0. 3 0. 7Mo，0. 01 0. 05Nb，0. 06 以下 Α1，0· 05 I. ONi,0. 05 I. OCu,0. 0005 0. 010REM，鋼種加工エ藝為鋼坯或鑄坯加熱到1100 1300°C的溫度，接著在800 950°C的溫度下進行軋制后，以比該軋制結(jié)束時的溫度低150°C或750°C之中較高的ー個溫度以上的溫度進行直接淬火，接著在Acl以下的溫度進行回火處理，或軋制后再次加熱到900 950°C的溫度進行淬火，然后在Acl以下的溫度進行回火處理。該鋼種應(yīng)用了Mo、Cu、Ni、REM等貴重合金増加了合金成本，復(fù)雜的生產(chǎn)エ藝提高了生產(chǎn)成本，無疑對鋼廠生產(chǎn)設(shè)備提出了較高的要求。并且從所有專利查新得到，其專利技術(shù)專利低溫韌性要求都為O -20°c，不能滿足北方低溫地區(qū)用戶使用要求。由以上對比專利可知，目前490N/mm2級別建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板的生產(chǎn)存在以下不足(I)最重要因素鋼板合金設(shè)計中Mo等貴重元素含量較高，増加了合金成本，難以普及應(yīng)用；(2)耐火性差難以滿足建筑耐火性能設(shè)計要求； (3)大部分需要配合復(fù)雜軋制エ藝或采用淬火、回火等熱處理工藝，生產(chǎn)成本較聞;(4)普遍采用軋后控冷的生產(chǎn)方式，鋼板容易變形；(5)屈服強度變化范圍較大，部分鋼種不控制屈強比，這不利于減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造；(6)低溫韌性要求基本為O -20°C難以滿足北方低溫地區(qū)冬季對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工需要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供一種低成本490N/mm2級別建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及其制造方法，該鋼板具有在600°C保溫I 3小時屈服強度下降不低于常溫狀態(tài)的2/3 ;其屈強比Rel (或RpO. 2)/Rm彡O. 8，延伸率A%彡20% ;_20°C _40°C沖擊韌性KV2 ^ 47J ;板型良好且生產(chǎn)エ藝簡単。本專利技術(shù)鋼化學(xué)成分以低C、無Mo、含B為基本特征，在本專利技術(shù)中，其化學(xué)成分范圍按重量百分比為C0. 03% O. 09%, SiO. 10% O. 38%, MnO. 55% I. 50%, NbO. 011% O. 039%, TiO. 012% O. 050%, AlsO. 007% O. 045%, CrO. 12% O. 49%, CuO. 10% 0.40%, B0. 0008% O. 0020%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。鋼中的雜質(zhì)元素控制在P 彡 O. 016%, S 彡 O. 006%, く O. 0040%, く O. 0030%。C :為了保證鋼的強度需要O. 03%以上的C含量，同時為了保證鋼的焊接性能和低溫韌性，C的含量不宜超過O. 09%。Si :為了使鋼的延伸性能以及保證可焊性，將Si的含量控制在小于O. 38%，但Si小于O. 10%降低了耐火鋼強度，因此其下限不低于O. 10%。Mn =Mn的主要作用是固溶強化和脫氧，過多時會使強度過高，太低對后部軋制的控制不起作用，所以Mn含量控制在O. 55 % I. 50 %。P、S為鋼中的有害元素含量控制越低越好，一般控制在P彡0.016 %，S彡 O. 006%。Nb和Ti、Al主要作用是抑制加熱時晶粒長大，同時起固溶和析出強化的作用，Ti、Al配合脫氧可以減少強度的增加過多，增強Ti脫氧產(chǎn)物的有益作用。Cu的析出物有提高鋼的高溫強度和耐大氣腐蝕性能，常規(guī)添加CuO. 10% O.40%。Mo Mo是鋼種提聞耐火性能最有效的合金兀素，但Mo價格昂貴，導(dǎo)致耐火鋼的成本較高。本專利技術(shù)通過合理的軋制及后續(xù)輔助エ藝，在滿足性能的前提下完全取消Mo元素。Cr Cr對提高鋼的高溫性能有明顯作用，并且含量超過O. 30%時具有耐大氣腐蝕作用，并且與Mo復(fù)合作用更易于提高鋼的耐火性能，也提高鋼的耐鹽霧腐蝕能力；過高的CrO. 60%以上無意義，只有增加合金成本，所以CrO. 49%為設(shè)計上限。B B是表面活性元素，容易偏聚于晶界處，對抑制先共析鐵素體的形核及長大有較強作用，能抑制Υ-α相變，在控制合金成本的基礎(chǔ)上有效提高鋼材強度。但B含量達到一定范圍后易形成B的碳化物和氮化物，并偏聚在原奧氏體晶界，造成晶界位錯密度升高，易于此處發(fā)生晶界開裂，因此，B含量上限控制在O. 0020%。 本專利技術(shù)鋼的具體生產(chǎn)エ藝特征如下生產(chǎn)エ藝流程煉鋼-精煉-連鑄-鋼坯加熱-兩階段控制軋制-控制冷卻-保溫自回火-成品。冶煉エ藝進行鐵水預(yù)處理，采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，進行精煉處理，并進行微合金化，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種低成本490MPa級建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板，其特征在于化學(xué)成分范圍按重量百分比為：C0.03％～0.09％、Si0.10％～0.38％、Mn0.55％～1.50％、Nb0.011％～0.039％、Ti0.012％～0.050％、Als0.007％～0.045％、Cr0.12％～0.49％、Cu0.10％～0.40％，B0.0008％～0.0020％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，鋼中的雜質(zhì)元素控制在P≤0.016％，S≤0.006％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0030％。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉明，侯華興，王小強，黃磊，張濤，楊穎，張哲，
申請(專利權(quán))人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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