屈服强度160MPa级建筑抗震用低屈服点钢及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种低屈服强度建筑抗震用钢，包括以下化学成分(重量％)：C： 0.01-0.05、Si≤0.02、Mn：0.05-0.15、P≤0.01、S≤0.006、Al：0.01-0.05、N≤0.005、 Ti：0.01-0.10、其他为Fe和不可避免的杂质元素。本发明专利技术还提供这种抗震用钢的 生产方法。本发明专利技术提供的这种抗震用钢具有优良的综合力学性能，屈服强度在 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，适用于各种建筑的抗震设计，保护主体 建筑的安全；且生产工艺简单，成本较低，适用于大规模生产。

Yield strength grade 160MPa low yield point steel for building earthquake resistance and production method thereof

The present invention provides a low yield strength steel for building anti-seismic, comprising the following chemical components (wt.%):C:},{src:0.01-0.05\u3001Si\u22640.02\u3001Mn\uff1a0.05-0.15\u3001P\u22640.01\u3001S\u22640.006\u3001Al\uff1a0.01-0.05\u3001N\u22640.005\u3001,dst:0.01-0.05, Si, Mn:0.05-0.15, P = 0.02, S = 0.01, Al:0.01-0.05 = 0.006, N = 0.005,},{src:Ti\uff1a0.01-0.10\u3001\u5176\u4ed6\u4e3aFe\u548c\u4e0d\u53ef\u907f\u514d\u7684\u6742\u8d28\u5143\u7d20\u3002\u672c\u53d1\u660e\u8fd8\u63d0\u4f9b\u8fd9\u79cd\u6297\u9707\u7528\u94a2\u7684,dst:Ti:0.01-0.10, other Fe and unavoidable impurity elements. The invention also provides the steel for the earthquake resistance},{src:\u751f\u4ea7\u65b9\u6cd5\u3002\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u7684\u8fd9\u79cd\u6297\u9707\u7528\u94a2\u5177\u6709\u4f18\u826f\u7684\u7efc\u5408\u529b\u5b66\u6027\u80fd\uff0c\u5c48\u670d\u5f3a\u5ea6\u5728,dst:Production methods. The steel for earthquake resistance provided by the invention has excellent comprehensive mechanical properties, and the yield strength is in the range of},{src:140-180MPa\uff0c\u5ef6\u4f38\u7387\u8d85\u8fc750\uff05\uff0c\u5177\u6709\u4f18\u826f\u7684\u5851\u6027\u53d8\u5f62\u80fd\u529b\u3001\u826f\u597d\u76840\u2103\u51b2\u51fb\u97e7\u6027\u3001,dst:140-180MPa, with a elongation of more than 50%, has excellent plastic deformation ability and good 0 degree impact toughness,},{src:\u826f\u597d\u7684\u4f4e\u5468\u75b2\u52b3\u6027\u80fd\u53ca\u826f\u597d\u7684\u710a\u63a5\u6027\u80fd\uff0c\u9002\u7528\u4e8e\u5404\u79cd\u5efa\u7b51\u7684\u6297\u9707\u8bbe\u8ba1\uff0c\u4fdd\u62a4\u4e3b\u4f53,dst:Good low cycle fatigue properties and good weldability are applicable to the seismic design of various buildings and the main body of protection},{src:\u5efa\u7b51\u7684\u5b89\u5168\uff1b\u4e14\u751f\u4ea7\u5de5\u827a\u7b80\u5355\uff0c\u6210\u672c\u8f83\u4f4e\uff0c\u9002\u7528\u4e8e\u5927\u89c4\u6a21\u751f\u4ea7\u3002,dst:The utility model has the advantages of simple production process and low cost, and is suitable for large-scale production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁制造领域，具体地，本专利技术涉及超低碳钢制造领域，更具体 地，本专利技术涉及抗震用钢及其生产方法。
技术介绍
地球上每年有数百万次的地震发生，我国作为地震多发国家，20世纪发生6 级以上地震近400次，造成大量的人员伤亡和财产损失。地震造成的灾害，引起 人们对建筑抗震问题的关注。近年来，在工程抗震研究方面取得了很大进展，工 程结构用钢的抗震性能也日益得到重视[1'2]，目前已经研制了系列高性能的结构抗 震用钢并应用于高层建筑的建造。但对于低屈服点钢在抗震设计中的应用还鲜有 报道。影响建筑物抗震性能的因素很多，包括场地、地基、平立面布置、结构体系、 结构构件和材料性能等。地震时，建筑物承载力不足或者连接强度不够，是导致 建筑物倒塌的两个主要原因。同时，建筑物构建的变形能力不够，将使结构丧失 整体性，导致建筑物解体。所以抗震结构用钢不仅要具有高的强度，还要注重塑 性。另外，还要考虑钢的应变时效敏感性、脆性转变温度、低周疲劳抗力和焊接 等性能。抗震设计主要是通过合理分配地震的惯性力和能量来减少地震对建筑结构的 损害，实现抗震的目的。传统的建筑结构设计是依靠柱和梁的塑性变形来吸收地 震能的，日本神户大地震后人们发现了这种设计的缺陷，因为地震结束后，严重 损坏的柱梁主体结构很难修复。为了解决这一问题，建筑设计领域开始重视依靠 消震阻尼装置的主动变形来吸收地震能的抗震设计形式，这种设计方式在日本已 经得到越来越广泛的应用。经过近10年的研究，新日铁于1995年开发成功一种 新型低屈服点钢用于制造这种抗震效能阻尼装置，且同时开发成功了一种抗震阻 尼装置并取得了专利权[3'4]。用于制作抗震装置的低屈服点钢(或称软钢)成为抗震用钢的一个新钢种。 这些抗震装置利用软钢良好的滞回性能吸收消耗地震能量，保护建筑主体结构。用于制造这些抗震设施的钢具有比其他结构件更低的屈服强度和抗拉强度，并且 屈服点波动范围很窄，具有良好的低周疲劳抗力。地震时，这些抗震设施先于其 他结构件承受地震载荷作用，并首先发生屈服，通过反复载荷滞后吸收地震能量， 保护整个建筑。而此类构件只是抗侧力构件的一个组成部分，其屈服耗能不会影 响结构的承重能力。与其他减震材料相比，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。目前采用低屈服点钢提高建筑物的抗震能力在以日本为代表的很多国家得到 广泛推广，并开发了一批相关的抗震设计技术[5'7]。抗震用低屈服点钢通常应用于 承载与不承载即斜撑装置，就承载装置而言，有如下专利文献。极低屈服点高强度钢板的生产(JP55104429A， 1980年公开)、具有优良韧性的225MPa/235MPa级低屈服点钢及其生产方法(JP2004339548, 2004年公开)两篇专利文献提供的钢均属于屈服强度较低、延伸率较高的低合金结构钢， 通过塑性区的屈服变形吸收地震能量实现抗震的目的；在成分设计上以较低的碳(C)-硅(Si)-锰(Mn)为基础添加了铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、铜(Cu)、硼(B)和铌(Nb) 等合金中的一种或多种成分，其屈服强度范围为180-260MPa。低屈服强度高延伸率结构钢的生产(JP05214442A， 1993年公开)、超低 屈服点钢(JP06235042A， 1994公开)和结构用低屈服点钢板的制造 (JP10324918A， 1998年公开)以上专利文献所提供的钢也属于低屈服点抗震用 钢，其屈服强度一般在130MPa以下；就成分设计而言，采用在低C-Si-Mn的基 础上添加微量合金元素的成分设计，同时还另外分别加入了B、 Nb和h-BN等成 分中的一种或多种；就生产工艺而言，均较复杂。韧性优良的低屈服点钢及其生产方法(JP2005281806， 2005年公开)(化 学成分、生产工艺和力学性能详见表l对比钢l):该专利文献提供了一种具有优 良韧性适合用于制作阻尼器等控制摇晃设备的低屈服点钢及其生产方法，其屈服 强度分为两个等级，即165MPa级和235MPa级。从该文献提供的实施例来看， 其中165MPa级的屈服强度为100MPa—200MPa，覆盖范围较宽泛。但在化学成 分设计上，特别添加了 0.005 0.10。/o的锆(Zr)，另外还含有0.005 0.05%Ti、 0.005 0.05%Nb、 0.005 0.05X钒(V)、 0.0003 0.0030%B和0.05 0.30%Cr中 的一种或两种以上成分。这些元素的添加不但大大增加了制造难度和制造成本， 并且不利于钢板的焊接和低温冲击性能。就生产工艺而言，钢种轧后需高温淬火处理或者较高温度下晶粒粗化处理，增加了生产周期和生产成本。另外，也未提 供低温冲击性能。低屈服点钢结构用钢板的生产(JP09227936A， 1997年公开)(化学成分、 生产工艺和力学性能详见表1对比钢2)、低屈服点厚钢板(JP09125198A， 1997 年公开)(化学成分、生产工艺和力学性能详见表1对比钢3):这两个专利文献 所提供的钢均采用极低的C、 Si、 Mn和微量合金元素的复合添加成分设计，消除 钢中多余的C、氮(N)原子，降低钢板的屈服强度并提高塑性，其屈服强度在 150MPa以下。其中前者除了微量的Ti外，还添加了 0.005 0.030%的Nb和0.003 0.030%B中的一种或两种，B对钢板的冲击和焊接性能不利；后者则Mn含量较 高，且添加了 0.01 0.50% Cu、 0.01 0.50%Ni、 0.10 0.50% Cr、 0.01 0.50% Mo、 0.005 0.10。/oV、0.005 0.10。/oNb和0.005 0.10o/oTi中的一种或两种以上成分， 并含有0.001 0.005%钙(Ca)。这些合金元素的加入不仅提高了炼钢难度和制 造成本，对钢板的焊接和冲击性能也不利，而且，后者追求高的屈强比(260%), 这对于抗震用钢是极为不利的，另一方面未提及该钢种0'C冲击功这项性能，同 时也未提供其具体的生产方法。表1化学成分、生产工艺和力学性能项目对比钢1对比钢2对比钢3c50.0520.00500.001-0.03SiSO. 4$0.020.01-0.50Mn<1.00.01—0.300.10-1.00P50.030——Sso扁——Al0.005-0.050.005-0.O500.02-0.05化Ti(0.005-0.05)0.005 — 0.080(0.005-0.10)学NS0.0070，05—成Nb(0.005-0.05)(0.005-0.030)(0.005-0.10)分B(0.0003-0.030)(0.003 — 0.030)—(wt%) V(0.005-0.05)—(0.005-0.10)Cr(0.05-0.30)—(0.10-0.50)Zr0.005-0.10——Ni——(0.01-0.50)Mo——(0.01-0.50)Cu——(0.01-0.50)Ca——0.001-0.005生产工艺热轧+淬火或晶粒热轧+晶粒粗化 粗化处理 处理—屈服强度/MPa100-270^150￡150抗拉强度/MPa—本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低屈服强度建筑抗震用钢，其特征在于，包括以下化学成分（重量％）：Ｃ：０．０１－０．０５、Ｓｉ≤０．０２、Ｍｎ：０．０５－０．１５、Ｐ≤０．０１、Ｓ≤０．００６、Ａｌ：０．０１－０．０５、Ｎ≤０．００５、Ｔｉ：０．０１－０．１０、其他为Ｆｅ和不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种低屈服强度建筑抗震用钢，其特征在于，包括以下化学成分(重量％)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。2. 权利要求l所述低屈服强度建筑抗震用钢的生产方法，包括钢坯加热、热轧、冷却，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凤明，温东辉，李自刚，柏明卓，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31