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技术

将含有如下基本组分（重量％）Ｃ０．０４－０．２０％，Ｓｉ０．０５－０．５０％，Ｍｎ０．４－２．０％，Ｍｏ０．３－０．７％，Ｎ０．００３－０．０１５％，Ｖ０．０４－０．２０％，Ａｌ＜０．００５％的钢水预脱氧处理，以调整［Ｏ％］为０．００３－０．０１５％（重量），然后向其中添加钛使满足下式要求：－０．００６≤［Ｔｉ％］－２［Ｏ％］≤０．０８，使钛基氧化物以≥２０颗粒／ｍｍ↑［２］数量结晶，并且ＭｎＳ、ＴｉＮ和Ｖ（Ｃ，Ｎ）沉积在钛基氧化物上，使钛基氧化物以复合沉淀弥散在钢中，以提供铸坯。通过在轧制时于各轧制道次间水冷和轧制完成后快速冷却相结合，得到具有极好耐火性的高强度高韧性型钢。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术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。本专利技术的构思不同于上述现有技术。特别是本专利技术的特征在于添加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。本专利技术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。在本专利技术中，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。本专利技术的主要内容如下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。3.一种制造具有极好耐火性和韧性的可控轧制型钢的方法，它包括以下步骤将含有(按重％)0.04～0.20％的C，0.05～0.50的Si，0.4～2.0的Mn，0.3～0.7％的Mo，0.003～0.015的N，0.04～0.20％的V以及少于0.005％的Al，其余为Fe和不可避免的杂质的钢水经预脱氧处理，使得溶解的氧浓度调整到0.003～0.015％(重量)，添加钛使得钛含量为0.005％～0.025％(重量)，并满足Ti含量〔Ti％〕和溶解氧浓度〔0％〕之间由下式表示的要求-0.006≤〔Ti％〕-2〔0％〕≤0.008，使钛基氧化物以20颗粒/mm2或更多的数量结晶，并在冷却过程中使MnS、TiN和V(C，N)沉淀在钛基氧化物上，使钛基氧化物作为复合沉淀物弥散在钢中，由此制得铸坯，将该铸坯再加热到1,100～1,300℃的温度范围，然后开轧，在轧制步骤的各道次之间对所得钢坯表层部分至少进行一次水冷到700℃或更低，随后在钢表面返回过程中轧制，轧制完成后，将轧过的钢以1～30℃/秒的冷却速率冷却到650。～400℃，然后将冷却过的钢放置。4.3中所述的具有极好耐火性和韧性的可控轧制型钢的制造方法，其中，所述方法的钢水进一步还含有选自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。图1是表示普通耐火H型钢和本专利技术H型钢各位置终轧温度对抗拉强度影响的图。图2是显示本专利技术耐火型钢中晶内铁素体成核处复合沉定的提取复型的透射电子显微照片的图。图3是表示本专利技术耐火型钢中晶内铁素体成核机制的示意图。图4是表示本专利技术耐火H型钢和普通耐火H型钢之间在显徽镜下观察到的圆角部份(1/2F部份)显微组织区别的图。图5是实施本专利技术方法的设备配置示意图。图6是表示H型钢力学试验件的剖面形式和取样部位图。现在详细叙述实现本专利技术的最好模式。在700℃或其以下，约为铁熔点1/2的温度下，钢制品的高温强度的强化机制基本上与在室温相同，决定因素为①铁素体晶粒的细化，②通过合金元素的固溶强化，③通过硬质相的弥散强化，④通过细小沉淀的沉淀强化等等。一般情况下，提高高温强度通过添加Mo或Cr以沉淀强化来达到，提高高温抗软化性通过消除或抑制位错达到。但是，添加Mo或Cr显著提高淬透性，并将基体材料的(铁素体+珠光体)组织转变成贝氏体组织。当含有易形成贝氏体组织的成分的钢用于轧制的型钢时，特殊的形状使型材梁腹、凸缘和圆角位置之间的终轧温度、压缩比和冷却速率的差别增大，使得从一个位置到另一位置贝氏体组织的比例有大的变化。结果，室温强度、高温强度、塑性和韧性从一个位置到另一位置变化，对于轧制的钢材而言，焊接组织在一些位置不能满足要求。例如，如表示490N一级钢强度的图1中的虚线所示，抗拉强度按各位置间终轧温度的差别而变化。圆角部分经受比梁腹温度高100-150℃的高温终轧，这引起γ粗化，并提高了淬透性，使得贝氏体组织增加，因而导致显著提高强度。另一方面，由于梁腹受到低温终轧，γ细化，并且淬透性降低，使得形成包括细晶粒铁素体和贝氏体的混合组织，从而提供一个合适的强度。在相应于凸缘部分的中间终轧温度区域，虽然形成包括铁素体和贝氏体的混合组织，但由于铁素体是相对粗的晶粒形式，所以强度下降。具体地说，由于终轧温度按H型钢位置而不同，γ晶粒直径也从一个位置到另一个位置变化，它影响淬透性，使得贝氏体和铁素体晶粒直径的比例从一个位置到另一个位置变化。各位置间组织的差别提高了韧性的分散。另外，为提高高温强度必须添加的Mo引起焊接影响区显著硬化，并且降低了该区的韧性。本专利技术特点是，在钢中含有作为主要成分的Ti和Mn、Si、A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过以下方法生产的铸坯，将含有（重量％）Ｃ ０. ０４－０. ２０％，Ｓｉ ０. ０５－０. ５０％，Ｍｎ ０. ４－２. ０％，Ｍｏ ０. ３－０. ７％，Ｎ ０. ００３－０. ０１５％，Ｖ ０. ０４－０. ２０％，Ａ１＜０. ００５，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质的钢水经预脱氧处理，使得溶解氧浓度调整到０. ００３－０. ０１５％（重量），添加Ｔｉ使得Ｔｉ含量为０. ００５－０. ０２５％（重量），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，使钛基氧化物以≥２０颗粒／ｍｍ↑［２］的数量结晶，并且在冷却过程中在钛基氧化物上沉积ＭｎＳ、ＴｉＮ和Ｖ（Ｃ，Ｎ），使钛基氧化物以复合沉淀弥散在钢中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1992-9-24 4-2549411.一种用作具有高强度、高韧性和极好耐火性型钢材料的铸坯，其特征在于，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.根据权利要求1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。3.一种制造具有极好耐火性和韧性的可控轧制型钢的方法，其特征在于，它包括以下步骤将含有(按重量％)0.04～0.20％的C，0.05～0.50％的Si，0.4～2.0％的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本广一，吉田卓，渡边和夫，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]