[发明专利]低成本高强高韧抗震耐火钢及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于低合金高强钢制造领域，特别涉及一种室温屈服强度≥460MPa，屈强比≤0.80，600℃屈服强度≥室温屈服强度的2/3(即≥307MPa)，并且具有良好冲击韧性(0℃冲击功≥47J)的低成本耐火钢及其制备工艺。

背景技术

对于大型的钢结构建筑物，行业规范和标准要求在钢结构表面涂覆一层防火涂层来增强抵抗火灾的能力。喷涂防火涂层费工费时，污染环境，延长了工期，提高了建造成本。研制和应用耐火钢可以减薄或取消耐火涂层以降低建造成本。80年代日本新日铁公司率先推出了商用的耐火钢板，通过添加铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)等合金元素得到了铁素体和珠光体组织的钢板，其600℃时的屈服强度保持在室温值的2/3以上。由于建筑设计和理念的不同，直到90年代末国内才逐渐采用耐火钢用于钢结构的建造。尤其是9.11纽约世贸中心灾难发生后，国内掀起了应用耐火钢的小高潮。目前国内各大钢铁公司都在着手耐火钢的研制和生产，强度级别主要以室温屈服强度235和345MPa为主，合金体系主要以Mo+Nb，Mo+Cr+Nb和Mo+Cr+Nb+Ni(镍)等为主，通常Mo含量(重量百分比)超过0.50％，合金成本较高。目前耐火钢研制和生产的主要方向就是在不断降低合金成本的同时不断提高钢板的室温和高温性能。

公开号CN1524976A的发明专利记载了一种室温屈服强度为235MPa和345MPa的耐火钢及其制造方法，该钢采用Cr+Mo合金体系，辅以铜(Cu)，铌(Nb)，镍(Ni)，钛(Ti)，硼(B)和稀土(REM)等，并采用控制轧制+控制冷却相结合的工艺生产，但该耐火钢强度级别较低，且合金元素含量高、成份复杂，成本高。公开号CN 101111621A的发明专利提供了一种屈服强度440MPa以上的高强度耐火钢及生产方法，该钢采用Mo+Nb合金体系(Mo≥0.50％)辅以淬火回火生产工艺，且屈强比≥0.8。公开号JP2077523的发明专利亦提供了一种低屈强比耐火钢及其制造方法，室温屈服235～440MPa，屈强比≤0.80，但合金元素含量较高。公开号CN101775552的发明专利提供了一种室温屈服强度≥460MPa，屈强比≤0.8，强韧性搭配较好的耐火钢，但该钢合金含量高成本高，比如Mo(0.20～0.40％)，Cr(0.25～0.40％)，V(钒，0.025～0.045％)，Ni(0.15～0.35％)，Cu(0.20～0.30％)。公开号CN101748336A的发明专利披露了一种室温屈服强度345MPa级别的低屈强比耐火钢，合金元素主要包括V(0.05-0.12％)，Cr(0.10-0.60％)和Mo(0.20-0.40％)以及硼(B)，生产方法是5～7次轧制，每道次压下1～7毫米，轧后以10～40℃/s的速度冷却至550～650℃，并保温1～2小时，但该耐火钢强度偏低且合金成分体系复杂成本高。公开号CN101397627A的发明专利披露了一种室温屈服强度为345MPa的耐火耐候钢，采用Mo(0.30～0.42％)+Nb(0.015～0.035％)+Cu(0.20～0.27％)合金体系，但该钢强度偏低。公开号CN1354273A的发明专利披露了一种焊接性能优良但合金成分含量较高的耐火耐候钢，其生产方法(控制轧制+正火+回火)也同样复杂，合金成本和工艺成本均较高。

到目前为止，同时具备高强度(室温屈服≥460MPa)、高韧性、抗震性能(屈强比≤0.8)且不含Cr，Ni等贵重合金元素的耐火钢产品未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种低成本(减Mo，不含Cr和Ni)的高强度高韧性抗震耐火钢及其制备工艺，该钢种成分简单、屈服强度高(室温强度≥460MPa；600℃强度≥307MPa)、抗震性能好(屈强比≤0.8)、并具有良好冲击韧性，且合金成本和工艺成本均较低，适用于大型公共建筑物的建筑钢结构以及要求具备耐火功能的钢结构。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供的耐火钢包含的化学成分(重量百分比)为：C 0.05～0.09％、Si 0.10～0.30％、Mn 0.60～1.00％、Mo 0.20～0.40％、Cr＜0.10％、Cu＜0.10％、Ni＜0.10％、Nb 0.02～0.04％、V 0.01～0.04％、Ti 0.01～0.04％、Al0.02～0.04％、N≤0.006％、P≤0.010％、S＜0.006％以及余量的Fe和杂质元素。本成分不添加Cr、Ni和Cu元素，炼钢过程引入的杂质含量要控制＜0.10％。