[发明专利]一种多析出增强型抗震耐蚀耐火H型钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多析出增强型抗震耐蚀耐火H型钢及其制备方法，钢的化学成分的重量百分比为：C 0.04％‑0.07％、Si 0.15％‑0.30％、Mn 1.1％‑1.6％、Cr 0.3％‑0.6％、Ti 0.06％‑0.12％、Mo 0.1％‑0.2％、Ni 0.80％‑1.20％、Cu 0.80％‑1.20％、Al 0.01％‑0.03％、P≤0.008％、S≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质组成，采用常规真空冶炼并浇注成坯，对铸坯进行加热，经过再结晶区轧制成H型钢，空冷至室温，得到铁素体和贝氏体双相组织。依靠轧后空冷产生的相间析出和遇火产生的大量Cu析出，提高耐火性能。本发明设计的多析出增强型抗震耐蚀耐火H型钢，具有降低合金化成本、制备工艺简单、力学性能优异等特点，可广泛应用于同时满足抗震、耐蚀及耐火要求的建筑H型钢。

技术领域

本发明属于建筑结构用钢技术领域，尤其涉及一种多析出增强型抗震耐蚀耐火H型钢及其制备方法。

背景技术

低合金高强度结构钢具有良好性能，广泛应用于桥梁、船舶、锅炉、车辆及重要建筑结构中。作为低合金高强度结构钢的主要应用渠道之一，建筑用钢具有较高的应用要求，但是钢结构建筑的耐火性能比砖结构和钢筋混凝土结构差。一般采用耐火材料涂覆来对钢材进行保护，但这样使得建筑成本增加、还会危害人的身体健康并造成环境污染。因此，提高钢材本身的耐火性能是减少防火涂层、增强建筑物抗火能力最为有效的方法。研究发现，通过微合金化能提高钢的高温性能，使钢具有良好的耐火性能。钼是提高钢高温性能的有效元素，但钼属于贵重金属，提高钼含量会是成本大幅度提高。本发明的特征在于通过多元微合金的复合作用来替代钼，降低钼含量，特别是通过Ti的相间析出和Cu的大量析出来保证良好性能的同时，使成本降低。

经检索，公开号为CN108546882A的文献，公开了一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢及其制造方式，其化学成分组成按质量百分比为：C 0.01％-0.03％、Si 0.10％-0.30％、Mn 0.10％-0.50％、Ti 0.010％-0.030％、Ni 3.00％-5.00％、Cu 0.80％-1.50％、Al0.015％-0.035％、P＜0.015％、S＜0.010％，其余为铁和不可避免的杂质。在热处理后进行喷水快速层流冷却，获得贝氏体和马氏体组织，使室温钢板获得过饱和的固溶铜，保证耐火性能，相对工艺复杂不适合H型钢的生产。Ni、Cu元素的适当耦合来保证耐海洋大气腐蚀性能。并且为提高耐蚀等性能，Ni的添加量非常大，达到3％以上，相对成本较高。本发明中主要依赖于Ti的相间析出配合Cu的析出来保证耐火性能，并大大减少了Ni的添加。此外，针对H型建筑钢，结构不均匀，喷水快速层流冷却可能会导致钢坯各处冷速不同而导致应力不同，在本发明中采用空冷，能使钢坯各处冷速较为均匀，且空冷成本低，操作简单，并且只在再结晶区进行轧制，进一步简化生产流程。

发明内容

本发明目的在于针对H型钢生产工艺要求特殊、抗震耐蚀耐火性能耦合困难等问题，提供一种通过成分设计和控制轧制工艺来实现一种多析出增强型抗震耐蚀耐火H型钢及其制备方法。通过控轧控冷工艺得到贝氏体+铁素体双相组织，利用双相组织获得较低的屈强比，获得良好的抗震性能。同时利用轧后空冷的工艺，在奥氏体向铁素体相变时，形成大量以Ti为主的相间析出，提高铁素体的室温强度，同时利用相间析出在高温时不易粗化长大的特点，提高本发明钢的耐火性能，在遇火过程中，除已形成的相间析出，在相间析出排列处会形成非均匀形成的Cu析出，此外在基体中会形成大量的过饱和Cu析出，这两类Cu析出都进一步提高本发明钢在高温时强度，进而改善耐火性能。同时成分设计时大量添加了Cu、Ni等元素，大量提高本发明钢的耐蚀性能。综上所述本发明钢，可广泛应用于高层、超高层同时要求高强度及抗震、耐火、耐蚀性能等的建筑H型钢。