一種q460級耐火耐候鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐火耐候鋼及其制備方法,具體地說是一種Q460級耐火耐候鋼 及其制備方法,屬于低合金耐蝕中厚板軋制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通建筑用鋼溫度達(dá)到400°C時(shí),屈服強(qiáng)度將降至室溫強(qiáng)度的一半,溫度達(dá)到 600°C時(shí),基本喪失強(qiáng)度。為了防止鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)破壞,必須噴涂防火層進(jìn)行保護(hù)。噴 涂耐火材料使建筑物成本成倍增加,且延長工期,減少室內(nèi)有效使用面積,噴涂作業(yè)的飛濺 還污染環(huán)境。因此,現(xiàn)代建筑發(fā)展趨勢之一就是要求減少防火涂層,開發(fā)新型建筑用耐火鋼 的要求由此產(chǎn)生。
[0003] 1987年3月,日本建設(shè)省頒布了"新耐火設(shè)計(jì)法"。允許將鋼材的高溫屈服強(qiáng)度作 為設(shè)計(jì)依據(jù),解除了原來舊法令必須涂覆耐火材料的限制,這樣就可以使用具有高溫屈服 強(qiáng)度的鋼材制作鋼結(jié)構(gòu)。因此建筑用耐火鋼成為近年來研宄開發(fā)的熱點(diǎn)。
[0004] 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(jìn)、應(yīng)用范圍最廣的國家, 日本耐火鋼的研宄開發(fā)工作引人處于世界領(lǐng)先地位,產(chǎn)品包括板材和H型鋼。中國從20世 紀(jì)90年代末開始從事耐火鋼方面的研宄。馬鋼、鞍鋼、寶鋼和武鋼等鋼廠先后研發(fā)了耐火 鋼,但是其設(shè)計(jì)思路為添加大量貴重合金Mo,以下是與之相關(guān)的專利。
[0005] 申請?zhí)枮镃N101906585A,一種高性能建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及其制造方法,,其化學(xué) 成分Mo 20 %?0. 40%,貴重合金Mo含量較高,且不含有耐候化學(xué)元素。
[0006] 申請?zhí)枮镴P060601,焊接性和氣割性優(yōu)良的高強(qiáng)度耐火鋼及其制造方法,其化學(xué) 成分Mo :0. 30 %?0. 70 %,Re :0. 0005 %?0. 010 %,不僅添加了大量Mo,而且還加入稀土 元素,另外還有回火工藝,增加了制造成本。
[0007] 專利號為 CN101748327A,Low yield ratio type fire resistant hot rolled steel sheet and its and its production,其化學(xué)成分Mo :0.30%?0.70%,貴重合金Mo 含量較高,且不含有耐候化學(xué)元素。
[0008] 申請?zhí)枮镃N101397627A,一種耐火耐候抗震鋼及其制造方法,,其化學(xué)成分Mo : 0. 30 %?0. 42 %,貴重合金Mo含量較高,且為Q345鋼級。
[0009] 可見以上專利的耐火鋼在成分設(shè)計(jì)上都采用Mo作為高溫強(qiáng)化元素,貴重合金添 加量較大,部分鋼級較低或制造成本高,限制了市場推廣應(yīng)用,本發(fā)明公布的一種Q460級 智能型耐火耐候鋼及其制造方法是:創(chuàng)新性的應(yīng)用納米析出技術(shù),成分設(shè)計(jì)上以Cu為主要 高溫強(qiáng)化元素,利用ε -Cu在加熱過程中析出強(qiáng)化提高高溫屈服強(qiáng)度;同時(shí)Cu能夠使材料 具有良好的耐候性能;生產(chǎn)工藝為TMCP,生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)效率高、抗震等特點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本發(fā)明的目的是提出一種Q460級耐火耐候鋼及 其制備方法,。
[0011] 本發(fā)明的目的,將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):一種Q460級智能型耐火耐候鋼, 其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:C :0· 01?0· 20%,Si :0· 1?0· 4%,Mn :0· 5?L 5%, Cr :0· 1 ?L 0%,Ni :彡 L 0%,Cu :彡 L 0%,Nb :0· 01 ?0· 05%,Ti :0· 01 ?0· 05%,P : 彡0.015%,S :彡0.0020%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì),雜質(zhì)元素總量不超過0.05%。
[0012] 鋼的化學(xué)成分是影響Q460級智能型耐火耐候鋼性能的關(guān)鍵因素之一,本發(fā)明為 了使所述鋼獲得優(yōu)異的綜合性能,對所述鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了限制,原因在于:
[0013] C :碳是鋼中最常規(guī)的合金元素,碳對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很大,在本發(fā)明中,考慮到焊接性 和強(qiáng)度,碳含量控制在0.01?0.20%的范圍內(nèi)。
[0014] Si :硅是煉鋼脫氧的必要元素,也具有一定的固溶強(qiáng)化作用,提高鋼板的強(qiáng)度,在 本發(fā)明中將硅限定在0. 1?0.4%的范圍內(nèi)。
[0015] Mn:錳是鋼中最有效的提高性能元素,具有推遲奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變的作用,對 細(xì)化組織,提高強(qiáng)度和韌性有利。當(dāng)錳的含量較低,上述作用不顯著,過高則會引起連鑄坯 偏析,造成鋼板的性能不均勻,本發(fā)明中錳含量控制在〇. 5?1. 5%的范圍內(nèi)。
[0016] Cr :絡(luò)對提尚鋼的尚溫性能有明顯作用,并且含量超過0. 30%時(shí)具有耐大氣腐蝕 作用,本發(fā)明中鉻含量控制在〇. 1?1.0%的范圍內(nèi)。
[0017] Ni :鎳不僅可以提高鋼的低溫韌性,同時(shí)是良好的耐候添加元素,可以抑制氯離子 對鋼材的腐蝕,也可以改善銅在鋼中引起的熱脆性,本發(fā)明中鎳含量控制在〇. 1?1. 〇%的 范圍內(nèi)。
[0018] Cu:銅是不降低韌性提高強(qiáng)度的有效元素,銅在加熱過程中的析出使鋼材在失火 狀態(tài)下具有較高的高溫強(qiáng)度,使其具備耐火性能;同時(shí)常溫下固溶的銅具有明顯耐候性能, 但是銅會在鋼中引起熱脆性,因此本發(fā)明中銅含量控制在0. 1?1. 0%的范圍內(nèi)。
[0019] Nb :乳制過程中固溶于奧氏體中的Nb和形變誘導(dǎo)析出碳氮化鈮粒子顯著提高奧 氏體未再結(jié)晶溫度,獲得薄餅狀?yuàn)W氏體,有助于細(xì)化鐵素體和貝氏體組織。固溶于奧氏體中 的Nb還能夠提高淬透性,固溶于鐵素體和貝氏體中的Nb對提高高溫強(qiáng)度也有顯著作用,本 發(fā)明中鈮含量在0.01?0.05%的范圍內(nèi)。
[0020] P :作為鋼中有害夾雜對鋼的力學(xué)性能損害很大,尤其對無間隙原子的極低屈服點(diǎn) 寬厚鋼板,P會造成嚴(yán)重的晶界脆化,理論上要求越低越好;但考慮到煉鋼可操作性和煉鋼 成本,P控制在彡0.015%。
[0021] S :在鋼中形成有害的硫化物夾雜物,對鋼板的拉伸延伸率損害很大,理論上要求 越低越好;但考慮到煉鋼可操作性和煉鋼成本,S含量需要控制在< 0. 0020%。
[0022] 進(jìn)一步的,前述的Q460級智能型耐火耐候鋼,其中Cu :0. 1?1.0%,Ni :0. 1? 1. 0%〇
[0023] 進(jìn)一步的,前述的Q460級智能型耐火耐候鋼,耐火耐候鋼的金相組織為板條貝氏 體+粒狀貝氏體,組織均勻細(xì)小。
[0024] 進(jìn)一步的,前述的Q460級智能型耐火耐候鋼的制備方法,包括有對前述采用鋼種 進(jìn)行冶煉、鍛造和鍛壓成鋼坯工序,乳制工序,包括如下步驟:
[0025] (1)在冶煉、澆鑄工序中,按照前述的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯;
[0026] (2)在加熱工序中,板坯加熱溫度控制在1150?1250°C之間,保溫時(shí)間為120? 200min ;
[0027] (3)在軋制工序中,鋼坯經(jīng)保溫均熱后,在再結(jié)晶溫度區(qū)域首先進(jìn)行粗軋,粗軋的 開軋溫度為1000?1100°c,粗軋的終軋溫度為1000?1050°C,乳制累積壓下率為彡50%, 中間坯厚度/成品厚度為2?5 ;精軋開軋溫度900?1000°C,終軋溫度800?900°C,乳 制累積壓下率為多50% ;
[0028] (4)在冷卻工序中,首先進(jìn)行水冷,返紅溫度為350?550°C,冷卻速率10?25°C/ s,隨后空冷至室溫。
[0029] 進(jìn)一步的,前述的Q460級智能型耐火耐候鋼及其制備方法,首先選取采用鋼種, 采用鋼種包括以下組分:C :0· 01?0· 20%,Si :0· 1?(λ 4%,Mn :0· 5?L 5%,Cr :0· 1? L 0 %,Ni :0· 1 ?L 0 %,Cu :0· 1 ?L 0 %,Nb :0· 01 ?0· 05 %,Ti :0· 01 ?0· 05 %,P : 彡0.015%,S :彡0. 0020%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì),雜質(zhì)元素總量不超過0.05% ; 對前述采用鋼種進(jìn)行冶煉、鍛造和鍛壓成鋼坯工序,在軋制工序中,乳制工序采用TMCP軋 制工藝,鋼坯經(jīng)1150°C加熱,保溫2小時(shí)均熱后,在再結(jié)晶溫度區(qū)域進(jìn)行粗軋;在粗軋步 驟中粗軋的開軋溫度為1060°C,終軋溫度為1000°C,乳制累積壓下率為65%,中間坯厚 度/成品厚度為2 ;在所述精軋工序中:開軋溫度900°C,終軋溫度為800°C,乳制累積壓下 率為50% ;在所述冷卻工序中:終冷溫度控制在350°C,冷卻速度為10°C /s,經(jīng)過上述步 驟進(jìn)行控制軋制和控制冷卻后,得到處于軋態(tài)組織的鋼,室溫下光學(xué)顯微組織觀察其金相 組織為組織均勻細(xì)小的板條貝氏體+粒狀貝氏體,得到的耐火耐候鋼的力學(xué)性能為:屈服 強(qiáng)度彡460MPa,屈強(qiáng)比彡0. 85%,延伸率彡20%,-40°C低溫沖擊彡100J,600°C高溫屈服 ^ 310MPa〇
[0030] 本發(fā)明