焊接接头部的韧性优异的耐火钢材及其制造方法技术

本发明专利技术提供在设想火灾温度７００～８００℃下的高温屈服强度较高，即使处于该设想火灾温度下焊接接头也不脆化的焊接接头部的韧性优异的耐火钢材及其制造方法。通过将钢坯加热到１１５０～１３００℃后，实施终了温度为８８０℃以上的热加工或热轧，进而将加工或轧制后的钢材，以冷却速度最慢的位置的冷却速度至少为２℃／秒以上的条件加速冷却，使该加速冷却在钢材表面温度变为３５０～６００℃的温度区停止，然后进行空冷，由此制成以质量％计含有Ｃ：０．００５％以上且低于０．０３％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．０５～０．４０％、Ｃｒ：１．５０～５．００％、Ｖ：０．０５～０．５０％、Ｎ：０．００１～０．００５％，并限制了Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ｏ的组成的耐火钢材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过焊接构成建筑用结构物等钢结构物时所使用的耐火钢材及其制造方法，特别是涉及遭受火灾时在700 800。C下也具有高的强 度，即使暴露在这样的火突环境温度之后焊接接头部的韧性也优异的耐火 钢材及其制造方法。
技术介绍
构成建筑结构物的焊接结构体，要求焊接接头的特性优异是毫无疑问 的，近年来也要求具有在更高温下的抗拉强度优异的作为所谓"耐火钢"的 特性。这由来于以下情况接受昭和57年度 61年度这5年中推进的建 设省(当时)综合技术开发项目"建筑物的防火设计法的开发"中研讨的"耐 火设计法的开发"的成果，性能型的设计成为可能。由此，根据钢材的高温 强度以及施加到建筑物的实际载荷，可以决定需要怎样程度的耐火被覆， 也可根据钢材的高温强度特性，使用无耐火被覆的钢材(参照"建筑物的综 合防火设计法(第4巻)耐火设计法"，社团法人日本建筑中心，1989年4 月10曰)。在此，所谓耐火性能，是指在无耐火被覆的状态下遭受火灾时，在一 定的时间继续发挥钢材必要的强度的性能，这是为了在建筑结构物不倒塌 的状态使居住人员撤离。由于火灾的规模以及环境温度可作种种设想的， 因此在钢材不设置耐火被覆的场合，尤其对结构物的支撑强度的钢材，要 求高温强度最大限度地高的钢材。以往，就具备这样的耐火性能的钢材，正在实施研究开发。例如，提 出通过适量添加Mo来提高高温强度的钢材(参照特开2001-294984号公报、特开平10-096024号公报、特开2002-115022号乂>才艮)。这些钢材都 是设想低于700'C下使用，通过Mo的碳化物的析出，或者同时通过其它 碳化物的析出强化与组织强化，提高高温强度。另一方面，由于各种合金元素的供给所迫，从工业上添加Mo会提高 钢材成本的理由，还开发采用所述添加Mo以外的合金设计的技术(参照 特开平07-286233号公报、日本专利第3635208号公报)。日本专利第 3635208号公报所述的建筑用低屈服比钢材，为了确保600。C程度的高温强 度，通过添加B力求淬透性的提高。另外，日本专利第3635208号/>才艮所 述的建筑用低屈服比耐热钢板，通过添加Cu、 Mn等的奥氏体(Y)相稳 定化元素，力求提高其高温强度。此外，在特开2006-249467号公报公开了通过复合添加B和Mo而提 高了 750。C下的高温强度的焊接热影响区的韧性优异的钢材。
技术实现思路
然而，上述的现有技术存在以下的问题。如已经叙述的那样，以无耐 火被覆钢材适用的结构物，火灾的环境温度即钢材暴露的温度，并不存在 上限温度，可以设想的，根据火灾状况有时暴露在700。C以上的高温。尤 其有时高层建筑物的低层区的燃烧物多，另外，长时间持续火突，也有时 钢材本身的温度达到700。C以上。对此，前述的特开2001-294984号ziSR、特开平10-096024号7>才艮以 及特开2002-115022号^^艮所述的以往的耐火钢材，只进行了可长久耐受 低于700。C的设想温度的合金设计，特开2006-249467号公报是谋求提高在 700。C以上的高温下的强度的数量很少的现有技术之一。因此，关注700。C 以上的温度的高温强度，尤其关注高温抗拉强度而进行设计的钢材，存在 几乎还没有提出这一问题。在以往的耐火钢中，设想的700。C以上的温度 的例子较少可以推测如下，即，由于合金设计多为含有在700。C以上几乎 没有析出的Mo作为主要强化元素。另外，从没有看到记载在700。C以上 即实质上700 800。C这一高温下的抗拉强度为标准应力(例如室温下的标准拉伸屈服强度的2/3 ~ 1/2 )以上的技术文献。另外，所述的特开平07-286233号公报以及日本专利第3635208号公 报记述的钢材，为了使高温强度提高而添加了 Y相稳定化元素，如已知的 那样，Fe的Ad相变点是在720。C附近，如果添加这些Cu以及Mn等的y 相稳定化元素，相应地存在Ad相变点降低的问题。这样的添加Y相稳定 化元素的合金设计思想，另外，当然不是考虑700。C以上的高温强度的设 计，就可想而知了。即，以往关于700以上的高温下发挥强度的钢材的设 计技术，根本没有提出过。此外，在高温材料中，通常在其使用环境中几乎没有看作问题的实例， 因此关于焊缝区的韧性，严格留意的钢材甚少，但被用于建筑用结构物等 的钢结构物的场合，如果不确保焊接热影响区的韧性，则避开焊接结构物 具有的抗震性为主的焊接接头的问题是不能通过的。通过本专利技术者们的研 讨清楚表明，尤其关于以往建筑结构物没有面临的高温再热脆化的课题， 耐火钢材在火灾时焊接接头被再次加热，有时焊接接头的脆化很明显。例 如， 一次加热到600°C，然后钢材温度降低到室温的场合，通常关于材料 特性，几乎都是没有当作问题的实例，但是在考虑人命救助和损伤修理以 及钢材的再利用的场合，有时焊接接头的韧性存在问题。另外，担心与石 油化工设备的再热脆化同样地脆化。然而以往，关于耐火钢材，还没有将 这种现象看作问题并提供其解决技术的公开发表的实例，通常，如特开 2006-249467号公净艮所述的技术那样，几乎完全都是考虑焊接状态的接头韦刃 性，并没有考虑耐火钢特有的火灾后的韧性。本专利技术是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于，提供在设想火灾温 度700 ~ 800。C下的高温屈服强度高，即使处于该设想火灾温度焊接接头也 不脆化的。本专利技术的焊接接头部的韧性优异的耐火钢材，其特征在于，以质量％ 计，在含有C: 0.005%以上且低于0.03%、 Si: 0.01 ~ 0.50%、 Mn: 0.05 ~ 0.40%、 Cr: 1.50 ~ 5.00%、 V: 0.05 ~ 0.50%、 N: 0.001 ~ 0.005%的同时， Ni限制为低于0.1(T/D、 Cu限制为低于0.10%、 Mo限制为低于0.05。/。、 B限制为0.0003%以下，其余量由Fe以及不可避免的杂质组成，在上述不可 避免的杂质中，P限制为低于0.020%、 S限制为低于0.0050%、 O限制为 低于0.010%。该耐火钢材，以质量％计，还可以含有Ti:高于0.005%且为0.050% 以下、和Zr: 0.002 ~0.010%中的至少一种元素。另外，该耐火钢，除了上述的各成分以外，以质量％计，也可以含有 Nb: 0.010 ~ 0.300%,在这种情况下，必须满足下述式(l)。另夕卜，下述 式(1)中的[Nb是Nb含量(％) , [C是C含量(％)。 网x[C〈0.007 …(1)进而，以质量％计，也可以含有选自Mg: 0.0005~0.005%、 Ca: 0.0005~ 0.005%、 Y: 0.001% ~ 0.050%、 La: 0.001% ~ 0.050%和Ce: 0.001% ~ 0.050% 中的一种或两种以上的元素。本专利技术的焊接接头部的韧性优异的耐火钢材的制造方法，其特征在于， 具有以下工序将钢坯加热到1150 ~ 1300。C之后，实施终了温度为880。C以上的热加 工或热轧的工序，所述钢坯的组成为以质量％计，在含有C: 0.005%以 上且低于0.03%、 Si: 0.01 ~ 0.50%、 Mn: 0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接接头部的韧性优异的耐火钢材，其特征在于，以质量％计，在含有Ｃ：０．００５％以上且低于０．０３％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．０５～０．４０％、Ｃｒ：１．５０～５．００％、Ｖ：０．０５～０．５０％、Ｎ：０．００１～０．００５％的同时，Ｎｉ限制为低于０．１０％、Ｃｕ限制为低于０．１０％、Ｍｏ限制为低于０．０５％、Ｂ限制为０．０００３％以下，其余量由Ｆｅ以及不可避免的杂质组成，在上述不可避免的杂质中，Ｐ限制为低于０．０２０％、Ｓ限制为低于０．００５０％、Ｏ限制为低于０．０１０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川泰士，吉田卓，渡部义之，
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]