[发明专利]用作具有高强度高韧性和极好耐火性型钢材料的铸坯及生产该铸坯的轧制型钢的方法

说明书

本发明涉及可用作工程构件的具有高强度，高韧性和极好耐火性的控轧制型钢，特别是由钢水预脱氧处理以促进形成晶内铁素体，并经控温轧制方法生产的可控轧制型钢。

由于新建般筑的高度显著增加和结构设计技术发展等原因，建设部重新考虑了建筑物的耐火设计，并且于1987年3月颁布了“新耐火设计规程”。在该新规程中，旧规程中关于应保证防火要求，使失火时钢产品的温度保持在350℃以下的限制被取消，这使按照钢制品的高温强度和建筑物实际负荷之间的平衡确定合适的防火方法成为可能。特别是当在600℃的设计高温强度能保证时，可相应降低防火要求。

为了适应这种趋向，日本未审查的专利公报(公开)No2-77523提出了用于建筑物中的具有极好耐火性的低屈服比的钢和钢制品以及其生产方法。该在先申请的主要内容是通过添加Mo和Nb改进高温强度，其加入量为使在600℃的屈服点为室温屈服点的70％或更大。该钢制品的设计高强度定为600℃，这是基于这样的结论，即由含合金元素使钢生产成本增加和实现防火所需费用之间平衡的观点来看，这是最有利的。

在现有技术中由Al脱氧的钢中，Al在钢生产的早期阶段通过熔化方法被加入，以完成脱氧并悬浮分离所产生的Al₂O₃，由此纯化钢水。换言之，该主要内容是如何降低钢水的氧浓度和减少作为一次脱氧产物的氧化物。

本发明的构思不同于上述现有技术。特别是本发明的特征在于添加Ti，限制Al和氧含量，并且通过调整脱氧过程使作为晶内铁素体转变核的细小复合氧化物析出。

本发明人已经将上述现有技术生产的钢用作型钢材料，特别是由于形状复杂而通过轧制成形严格限定的H型钢材料。结果发现在梁腹、凸缘和圆角位置之间的终轧温度、压缩比和冷却速率不同引起一个位置到另一个位置组织显著不同，以致于室温强度、高温强度、塑性和韧性变化，一些位置不能满足用于焊接构件的轧制钢IISG 3106的要求。

为了解决上述问题，需要通过钢的冶炼和轧制方法以达到细化显微组织，并提供一种具有良好材料性能、耐火性和韧性，以及极有利的低成本的控轧型钢的生产方法。

在本发明中，上述问题可通过以下方法来解决，即经过进行适当的Ti脱氧处理方法取代Al脱氧以细化显微组织，使在钢中以≥20颗粒/mm²的量分布细小的钛基复合氧化物，使晶内铁素体(下文称作“IGF”)甚至可在上述原有的轧制条件下于型钢材料中从奥氏体晶粒中产生；并依靠轧制中各道次间由水冷引起的轧制淬透作用提高可控轧制(TMCP)的效率以进一步细化组织。本发明的主要内容如下：

1.一种用作具有高强度、高韧性和极好耐火性型钢材料的铸坯，它含有(按重量％)，0.04～0.20％的C，0.05～0.50的Si，0.4～2.0％的Mn，0.005～0.025％的Ti，0.3～0.7％的Mo，0.003～0.015％的N，0.04～0.20％的V和0.005％的Al，其余为Fe和不可避免的杂质，并满足Ti含量〔Ti％〕和溶解氧浓度〔0％〕之间由下式表示的关系的要求：

-0.006≤〔Ti％〕-2〔0％〕≤0.008并且使钛基氧化物以20颗粒/mm²更多的数量弥散并使MnS、TiN和V(C，N)沉积在钛基氧化物上。

2.1中所述的用作具有高强度、高韧性和极好耐火性型钢材料的铸坯，其中，所述铸坯进一步还含有选自0.7％或更少的Cr，0.05％或更少的Nb，1、0％或更少的Ni，1.0％或更少的Cu，0.003％或更少的Ca以及0.010％或更少的REM中的至少一种作为化学组分。