一种690MPa级抗震耐蚀耐火中板钢及其制造方法，其化学成分的重量百分比为：0.03％～0.10％C、0.20％～0.35％Si、Mn：1.50％～1.80％、Cr：0.20％～0.60％、Mo：0.20％～0.60％、Nb：0.02％～0.10％、V：0.02％～0.08％、Ti：0.02％～0.04％、Ni：1.00％～1.80％、Cu：1.00％～1.50％、Al：0.02％～0.04％、S≤0.005％、P≤0.010％、余量Fe及不可避免杂质，经一定条件的热轧及热处理工艺后，中板钢的室温屈服强度≥690MPa，延伸率≥18％，屈強比≤0.85，Akv(‑40℃)/J≥200J。
A 690mpa anti-seismic, corrosion-resistant and fire-resistant medium plate steel and its manufacturing method
【技术实现步骤摘要】
一种690MPa级抗震耐蚀耐火中板钢及其制造方法
本专利技术涉及一种690MPa级抗震耐火中板钢及制造方法，属于高强度低合金钢制造领域。
技术介绍
目前，各大钢铁公司研制与生产的抗震耐火钢，强度级别主要以345MPa及460MPa为主，虽有报道一些耐火耐候抗震建筑用钢达到了高强度，但综合考虑其他性能仍难以满足越来越多的高层、超高层建筑及大型钢结构的需求。如经检索，中国专利申请号CN103695773A的专利文献公开了一种耐火耐候抗震建筑用钢，其化学成分(按重量百分比)为：C：0.051％～0.155％、Si：0.2％～0.60％、Mn：1.82％～2.55％、P:≤0.008％、S:≤0.002％、Nb：0.081％～0.090％、Ti：0.010％～0.025％、Mo：0.41％～0.60％、W：0.08％～0.10％、Mg：0.0071％～0.0095％、O：0.0010％、余量为Fe及不可避免杂质。该专利文献涉及钢材强度为690MPa，其特征在于：添加Sb：0.08％～0.10％或Zr：0.08％～0.12％、S:≤0.001％。采用热轧成型技术，轧后未热处理，其低温韧性仅为-20℃的韧性，不满足-40℃的低温韧性的要求。又如中国专利申请号CN103710622A的专利文献公开了屈强强度690MPa级低屈强比抗震钢及其制造方法，其化学成分(按重量百分比)为：C：0.05％～0.13％、Si：0.00％～0.50％、Mn：1.50％～2.50％、P:＜0.012％、S:＜0.006％、Mo：0.15％～0.50％、Nb：0.02％～0.12％、V：0.00％～0.15％、Ti：0.01％～0.025％、B：0.0010～0.0030％、Al：0.01～0.06％余量为Fe及不可避免杂质。该专利文献涉及钢材强度为690MPa，其特征在于：添加Cu：0.00％～0.80％或Cr：0.00％～0.50％、Ni:0.00％～1.00％，并且采用DQ的热轧工艺，轧后采用720-800℃的水淬+620-700℃的回火处理，强度级别为690MPa但不满足耐火性能的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种690MPa级高强度抗震耐火建筑用钢及制造方法。这种钢具有优良的力学性能：屈服强度≥690MPa，延伸率≥18％，屈強比≤0.85，600℃高温屈服强度(保温3h)大于2/3室温屈服强度(≥460MPa)，并且具有良好的低温冲击韧性，Akv(-40℃)/J≥200J，满足高层、超高层建筑及大型钢结构的需求。本专利技术提供的高强钢，其化学成分(按照重量百分比)为C：0.03％～0.10％、Si：0.20％～0.35％、Mn：1.50％～1.80％、Cr：0.20％～0.60％、Mo：0.20％～0.60％、Nb：0.02％～0.10％、V：0.02％～0.08％、Ti：0.02％～0.04％、Ni：1.00％～1.80％、Cu：1.00％～1.50％、Al：0.02％～0.04％、S≤0.005％、P≤0.010％、余量为Fe及不可避免杂质。其中Nb+V+Ti：≤0.12％，Cr+Mo：≤1.00％，Cu/Ni：≤1.0。本专利技术中的合金元素的作用及含量依据如下：碳：C是钢中最有效最廉价的强化元素之一，必要的C起到固溶强化的作用，同时部分C原子将与加入微量Nb、Ti、Mo、V作用，形成微合碳化物析出。钢中随着含碳量增加，屈服和抗拉强度升高，但塑性和冲击韧性降低，焊接性能也差，因此本专利技术C含量控制在0.03％～0.10％。硅：Si在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，能提高钢的强度，同时还能抑制渗碳体的析出，但是不利于低温韧性，因此本专利技术Si含量控制在0.20％～0.35％。锰：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，能显著提高淬透性。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子，随Mn含量的提高而上升，冲击韧性则随之下降，因此本专利技术Mn含量控制在1.50％～1.80％。铬：Cr能显著增加钢的淬透性，同时固溶强化基体，细化组织，显著改善钢的抗氧化作用，增加其抗腐蚀的能力，并且Cr与Mo相互作用能显著提高钢的耐火性能，过高的Cr会大量增加合金成本，因此本专利技术Cr含量控制在0.20％～0.60％。钼：Mo是中强碳化物形成元素，在钢中主要以碳化物的形式存在，弥散地分布在基体中强化基体，提高钢的硬度。也是钢中显著提高耐火性能的最有效的合金元素之一，但是Mo较昂贵，过量的Mo会导致合金成本上升以及焊接性能下降，因此本专利技术Mo含量控制在0.20％～0.60％。钒：钢中加V可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，提高钢的强度，因此本专利技术V含量控制在0.02％～0.08％。铌：轧制过程中奥氏体中固溶的Nb和形变诱导析出的Nb(C、N)能提高未再结晶温度，Nb与C形成的碳化物，形成析出强化，提高强度；高温过程析出的NbC或与V、Mo的复合析出能提高高温性能，因此本专利技术Nb含量控制在0.02％～0.10％。钛：Ti是钢中强脱氧剂。它能细化奥氏体、铁素体晶粒，故在改善钢的韧性，塑性及时效性能起到了好的作用，但是Ti含量过高易形成大块的含Ti夹杂物，不利于冲击韧性，因此本专利技术Ti含量控制在0.02％～0.04％。铜：Cu能提高钢的强度和耐大气腐蚀的能力，而且相对Cr、Mo价格较低，同时在高温时效过程中会产生大量的Cu析出，起到强化效果，因此Cu含量控制在1.00％～1.50％。镍：Ni镍和碳不形成碳化物，它是形成和稳定奥氏体的主要合金元素。镍能提高钢的强度，能提高钢的塑韧性，特别是低温韧性，在含铜的钢中加入适量Ni能有效防止铜脆的产生，因此本专利技术Ni含量控制在1.00％～1.80％。铝：Al是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，过多Al难以控制，易形成夹杂物，因此本专利技术Al含量控制在0.02％～0.04％。硫和磷：对于本钢种，P和S为有害元素，一般控制含量越低越好，因此本专利技术要求S≤0.005％、P≤0.010％。本专利技术所涉及的690MPa级抗震耐火中板钢制造工艺如下：按本专利技术合金成分配料，采用转炉炼钢，浇铸成连铸坯板坯，然后加热至1100℃～1200℃，保温1～3小时，再采用2阶段轧制工艺，热轧后的钢板厚度在20mm～40mm之间，再将热轧后的钢板重新加热至680℃～720℃之间，保温45min～180min后空冷至室温，进行临界回火。所述2阶段轧制工艺是第一阶段轧制开轧温度控制在1000℃～1100℃，终轧温度控制在950℃以上，第二阶段开轧温度控制在920℃～950℃，终轧温度为820℃～860℃，轧后空冷到600℃～750℃后层流冷却至室温。本专利技术的热轧及热轧工艺的原理是通过热轧后的缓冷弛豫过程中获得少量的针状铁素体的组织，以利于改善韧性，层流冷却得到马氏体的组织，临界回火工艺获得马氏体、残余本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种690MPa级抗震耐蚀耐火中板钢，其特征在于，中板钢的化学成分按重量百分比计为：C：0.03％～0.10％、Si：0.20％～0.35％、Mn：1.50％～1.80％、Cr：0.20％～0.60％、Mo：0.20％～0.60％、Nb：0.02％～0.10％、V：0.02％～0.08％、Ti：0.02％～0.04％、Ni：1.00％～1.80％、Cu：1.00％～1.50％、Al：0.02％～0.04％、S≤0.005％、P≤0.010％、余量为Fe及不可避免杂质，其中Nb+V+Ti：≤0.12％，Cr+Mo：≤1.00％，Cu/Ni：≤1.0。/n
【技术特征摘要】
1.一种690MPa级抗震耐蚀耐火中板钢，其特征在于，中板钢的化学成分按重量百分比计为：C：0.03％～0.10％、Si：0.20％～0.35％、Mn：1.50％～1.80％、Cr：0.20％～0.60％、Mo：0.20％～0.60％、Nb：0.02％～0.10％、V：0.02％～0.08％、Ti：0.02％～0.04％、Ni：1.00％～1.80％、Cu：1.00％～1.50％、Al：0.02％～0.04％、S≤0.005％、P≤0.010％、余量为Fe及不可避免杂质，其中Nb+V+Ti：≤0.12％，Cr+Mo：≤1.00％，Cu/Ni：≤1.0。
2.权利要求1所述的690MPa级抗震耐蚀...
【专利技术属性】
技术研发人员：王学敏，魏露杰，季晓旻，刘鹏程，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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