[发明专利]抗拉强度600MPa级高韧性耐火耐腐蚀钢及其制造方法

说明书

一种抗拉强度600MPa级高韧性耐火耐腐蚀钢及其制造方法，属于钢铁材料技术领域。通过合理且经济的成分设计及严格工艺控制过程，可稳定生产高强度、高韧性、低屈强比的低焊接裂纹敏感性的建筑结构用钢，屈服强度及抗拉强度波动小，均在60MPa及以内，材料强度的离散度小。本发明的钢种，在苛刻的高温试验条件下，具备优良的高温耐火性能，耐火性能可以满足500MPa级耐火钢的要求，具有一定的工程应用价值及前景。经过严格的耐蚀性能检验，与普通结构钢相比，耐蚀性能优良，可广泛应用于恶劣的大气环境中。集低屈强比、耐腐蚀及耐火性能于一体，具备了高韧性建筑用钢、耐腐蚀钢及耐火钢所具有的特性，可为未来多用途多功能复合型的高强度建筑用钢的开发提供借鉴。

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，具体地说是一种抗拉强度600MPa级高韧性耐火耐腐蚀钢及其制造方法。本发明具有低屈强比，优良耐腐蚀及耐火性能的建筑结构用钢。

自20世纪70年代以来，钢结构建筑已经成为城市建筑的发展主流。建筑结构用钢板广泛应用于高层建筑、超高层建筑、体育场馆、会展中心、机场航站楼、枢纽车站、大型电站、厂房等建筑工程。据相关资料统计，国外钢结构建筑用钢量占钢产量的10%-30%；其中，日本、美国等钢结构建筑普及的国家，比例已达到30%以上，而我国现在每年建筑钢结构用钢量占钢产量的比例不到7%。本世纪初，我国加大了建筑结构用钢的推广建设力度，随着2004-2009年北京奥运工程、上海世博会工程及各地新一轮城市建设高潮的到来，带动了建筑结构用钢的发展。

随着建筑结构的发展，对建筑用钢提出了越来越高的要求，特别是注重高强度、高性能、功能化建筑用钢的开发。为保证建筑结构的安全性及增强抵抗灾难的能力，抗震、防火和防腐是建筑用钢需要重点解决的问题。与普通建筑结构用钢相比，高性能建筑结构用钢除了满足高强度、优良的低温韧性、低屈强比及窄屈服点外，还要求具有耐火、耐腐蚀及易焊接等性能。

一般情况下，随着温度的提高，金属材料负载能力降低。在火灾高温作用下,钢结构的强度是温度的函数；当温度达到600℃-700℃左右时, 钢结构完全丧失承载能力，发生建筑物的倒塌。为了避免此危害的发生，世界各国对于各类钢结构建筑的梁、柱等部位都有耐火性能的要求，规定钢材的表面必须涂装一定厚度的耐火涂料，且钢材表面的温度不能超过规定的温度。然而，耐火涂料的使用不仅增加建筑成本，造成环境污染，也减少了建筑物的有效空间。因此，开发高性能耐火钢材势在必行。

除此之外，金属材料失效的主要方式以大气腐蚀最为普遍。据国外统计，每年因腐蚀造成的损失约占国民生产总值的4%（大气腐蚀约占一半）。我国幅员辽阔、气候多样，工业发展迅速，大气腐蚀严重，每年因大气腐蚀而损耗的钢铁约500多万吨。因此，采用具有耐大气腐蚀作用的耐腐蚀结构钢，是改善这一状况的有效途径。

上世纪，日本JFE等钢铁公司开发了SM400B-FR/400C-FR（Q235级别）、SM490B-FR/490C-FR等耐火钢抗震用钢（Q345级别）。在我国，武钢于2001年开始研制耐火耐腐蚀高层建筑用钢板；其中，WGJ510C2（Q345级别）抗大气腐蚀性能为普通钢材的2倍以上， 600℃下的屈服强度不低于室温的2/3，此钢种集耐火性、耐腐蚀性及抗震性能于一体，填补了国内空白，并成功地应用于中国残疾人体育艺术中心场馆及武钢科技大厦。宝钢于同年开发了B400RNQ 及B490RNQ（Q345级别）等牌号耐火耐腐蚀建筑用钢，也成功地应用于中福二期工程。