一种315MPa高性能建筑结构软钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种315MPa高性能建筑结构软钢及其制造方法。钢中含有，C 0.070％～0.12％、Si 0.10％～0.20％、Mn 1.0％～1.50％、Nb 0.020％～0.050％、Al 0.010％～0.040％、V 0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.006％、N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。精炼时加Nb微合金化，连铸采用电磁搅拌；板坯加热温度1200～1250℃；轧制时采用两阶段控轧，第一阶段轧制开轧温度1070～1100℃，终轧温度1030～1070℃；第二阶段轧制开轧温度1010～1040℃，终轧温度880～960℃，轧后空冷或缓冷，生产的建筑结构软钢屈服强度为295～335MPa，性能稳定，满足寒冷地区需求。

【技术实现步骤摘要】
一种315MPa高性能建筑结构软钢及其制造方法
本专利技术属于建筑结构用钢领域，特别涉及一种315MPa级别高性能建筑结构软钢及其制造方法。
技术介绍
随着耗能减震技术在高层及超高层钢结构建筑抗震设计中的应用，用于制作减震耗能结构的低屈服强度钢日益受到重视。地震给人类的生命和财产造成了巨大损失，如何提高建筑的抗震能力一直是人们关注的重点。随着对抗震技术的深入研究，人们发现，消能抗震技术具有比结构抗震技术更好的抗震性能，从而成为建筑抗震技术的发展趋势，用于制作减震耗能结构的极低屈服点钢(或称软钢)也日益受到重视。与其他减震材料相比，低屈服点钢制作的减震器具有构造简单、经济耐用、震后更换方便和可靠性强等优点，既可用于新建筑物的抗震，也可用于旧建筑抗震能力的提高。在日本，抗震软钢的开发受到了极高的重视，得到政府相关部门的大力推广及应用，钢级主要为100～225MPa级别，国内虽然已经将抗震软钢作为未来建筑用钢重点的发展方向之一，但是相关研究和应用较少，以下是与本专利技术接近的国内外相关文献。CN101514426B公开了屈服强度100MPa级建筑抗震用低屈服点钢及其生产方法。该钢中成分的重量百分比为：C≤0.01％、Si≤0.02％、Mn0.05％～0.10％、P≤0.01％、S≤0.006％、Al0.01％～0.05％、N≤0.005％、Ti0.01％～0.10％、其它为Fe和不可避免的杂质元素。该建筑抗震用低屈服点钢的屈服强度在80～120MPa，延伸率超过50％，具有优良的塑性变形能力、良好的0℃冲击韧性、良好的低周疲劳性能及良好的焊接性能，适用于各种建筑的抗震设计。但该钢种采用超低碳的成分设计，对炼钢要求较高，不容易掌握，增加冶炼成本，屈服强度为80～120MPa，不能满足高级别抗震软钢要求，0℃冲击不能满足寒冷地区抗震建筑工程应用。CN101514425B公开了屈服强度160MPa级建筑抗震用低屈服点钢及其生产方法。该钢中成分的重量百分比为：C0.01％～0.05％、Si≤0.02％、Mn0.05％～0.15％、P≤0.01％、S≤0.006％、Al0.01％～0.05％、N≤0.005％、Ti0.01％～0.10％、其他为Fe和不可避免的杂质元素。该钢的屈服强度为140～180MPa，延伸率超过50％，具有优良的塑性变形能力、良好的0℃冲击韧性、良好的低周疲劳性能及良好的焊接性能。但该钢种采用超低碳的成分设计，对炼钢要求较高，增加冶炼成本，屈服强度为140～180MPa，不能满足高级别抗震软钢要求，0℃冲击不能满足寒冷地区抗震建筑工程应用。CN104087831A公开了一种100MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法。该钢中成分的重量百分比为：C≤0.01％，Si≤0.02％，Mn0.05％～0.1％，Al：0.01％～0.06％，P≤0.01％，S≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢采用超低碳的成分设计，对炼钢要求较高，增加冶炼成本，屈服强度为80～100MPa，不能满足高级别抗震软钢要求，0℃冲击不能满足寒冷地区抗震建筑工程应用。CN104087830A公开了一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法。该钢中成分的重量百分比为：C0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.1％～0.8％，Al：0.01％～0.06％，P≤0.01％，S≤0.004％，N≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢采用超低碳的成分设计，对炼钢要求较高，增加冶炼成本，屈服强度为140～180MPa，不能满足高级别抗震软钢要求，0℃冲击不能满足寒冷地区抗震建筑工程应用。而且该钢种涉及的是12～20mm的热轧卷板，工艺复杂，增加轧制成本。CN104099517A公开了一种225MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法。该钢中成分的重量百分比为：C≤0.03％，Si≤0.1％，Mn≤1％，Al：0.02％～0.06％，P≤0.01％，S≤0.004％，N≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，Nb≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢种采用超低碳的成分设计，对炼钢要求较高，增加冶炼成本，屈服强度为200～240MPa，不能满足高级别抗震软钢要求，0℃冲击不能满足寒冷地区抗震建筑工程应用。CN104233058A公开了一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法。该钢中成分的重量百分比为：C0.005％～0.05％，Si：0.15％～0.25％，Mn：0.1％～0.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。该钢种采用超低碳的成分设计，对炼钢要求较高，增加冶炼成本，屈服强度为208～236MPa，不能满足高级别抗震软钢要求，0℃冲击不能满足寒冷地区抗震建筑工程应用。而且该钢种轧后需进行冷却处理，工艺复杂，提高成本。宋凤明，温东辉在《材料热处理技术》，2000(6)：63～69中发表的论文“225MPa级抗震用低屈服点钢的开发”，介绍了225MPa建筑用低屈服点钢的开发，该文献主要介绍了225MPa钢板的组织与性能，没有涉及成分与工艺，且钢板的屈服强度偏低，不能满足现有技术需要。王佼姣，石永久在《浙江大学学报》，2015(8):1402～1409中发表的论文“低屈服点钢材LYP100循环加载试验”，主要介绍了一种100MPa级别低屈服点钢板的循环加载试验，钢板的强度偏低。以上文献中公开的低屈服点钢虽然多数达到了低屈服强度、高韧性等要求，但屈服强度都在80～240MPa范围内，不能满足高级别抗震软钢要求；合金成分设计中C含量极低，不易冶炼；工艺方面多为热轧卷板，不适合一些工程中需要厚规格钢板的要求；部分文献钢板轧后需要进行冷却或热处理，工艺复杂。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种315MPa级建筑结构用低屈服点软钢及其制造方法。钢板的化学成分、生产工艺简单，屈服强度波动范围为295～335MPa，拉伸曲线具有明显屈服台阶(屈服点)，具有良好的延伸率和低温韧性。具体的技术方案是：一种315MPa级建筑结构用低屈服点软钢，其特征在于，化学成分按质量百分比为：C0.070％～0.12％、Si0.10％～0.20％、Mn1.0％～1.50％、Nb0.020％～0.050％、Al0.010％～0.040％、V0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.006％、N≤0.008％，余量为铁和不可避免的杂质，钢板的屈服强度为295～335MPa，抗拉强度为430～530MPa。本专利技术所以选择以上合金元素种类及其含量是因为：C：是保证强度的必要元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显的作用，为了保证钢的强度需要0.07％以上的C含量，但是过高的C含量对钢的延伸性及韧性有负面影响，从经济性和产品性能角度考虑，C的含量不宜超过0.12％，因此，本专利技术将C含量控制在0.07％～0.12％。Si：是炼钢过程中主要的脱氧元素，为了得到充分的脱氧效果及保证钢的延伸性能，将Si的含量控制在大于等于0.1％，但过高的Si含量将会降低母材及焊接部分的韧性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种315MPa高性能建筑结构软钢，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C 0.070％～0.12％、Si 0.10％～0.20％、Mn 1.0％～1.50％、Nb 0.020％～0.050％、Al 0.010％～0.040％、V 0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.006％、N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质，钢板屈服强度为295～335MPa，抗拉强度为430～530MPa。

【技术特征摘要】
1.一种315MPa高性能建筑结构软钢，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C0.070％～0.12％、Si0.10％～0.20％、Mn1.0％～1.50％、Nb0.020％～0.050％、Al0.010％～0.040％、V0.010％～0.050％、P≤0.020％、S≤0.006％、N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质，钢板屈服强度为295～335MPa，抗拉强度为430～530MPa。2.一种如权利要求1所述的315MPa高性能建筑结构软钢的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：林田子，刘明，侯华兴，张涛，杨颖，张哲，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21