屈服强度100MPa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、Si≤0.02、Mn：0.05-0.10、P≤0.01、S≤0.006、Al：0.01-0.05、N≤ 0.005、Ti：0.01-0.10、其它为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， 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 100MPa 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:\u22640.01\u3001Si\u22640.02\u3001Mn\uff1a0.05-0.10\u3001P\u22640.01\u3001S\u22640.006\u3001Al\uff1a0.01-0.05\u3001N\u2264,dst:= 0.01, Si = 0.02, P = 0.01, Mn:0.05-0.10, S, Al:0.01-0.05, N is less than or equal to 0.006},{src:0.005\u3001Ti\uff1a0.01-0.10\u3001\u5176\u5b83\u4e3aFe\u548c\u4e0d\u53ef\u907f\u514d\u7684\u6742\u8d28\u5143\u7d20\u3002\u672c\u53d1\u660e\u8fd8\u63d0\u4f9b\u8fd9\u79cd\u6297,dst:0.005, Ti:0.01-0.10, other Fe and unavoidable impurity elements. The present invention also provides such resistance},{src:\u9707\u7528\u94a2\u7684\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,dst:Method for producing earthquake steel. The steel for earthquake resistance provided by the invention has excellent comprehensive mechanical properties and yield},{src:\u5f3a\u5ea6\u572880-120MPa\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,dst:The strength is 80-120MPa, and the elongation is more than 50%. It has excellent plastic deformation ability and good 0 degree temper},{src:\u51fb\u97e7\u6027\u3001\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,dst:Impact toughness, good low cycle fatigue properties and good weldability are suitable for seismic design of various buildings,},{src:\u4fdd\u62a4\u4e3b\u4f53\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，建筑物构件的变形能力不够，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。3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它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 它结构件承受地震载荷作用，并首先发生屈服，靠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。与其它减震材料相比，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咼0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[。抗震用低屈服点钢通常应用于 承载与不承载即斜撑装置，就斜撑装置而言，有如下专利文献具有优良韧性的低屈服点钢及其生产方法(JP200528180， 2005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)、极 低屈服点高强度钢板的生产(JP55104429A， 1980年公开)，等等。这些专利文 献公开的都是屈服强度较低、延伸率较高的低合金结构钢，它们通过屈服变形吸 收地震能量来实现抗震的目的，屈服强度一般在200MPa左右，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)等合金中的一种或多种成分。其它还有制震设施用钢板及其生产(JP0窗652A， 1997年公开)、低 屈服点厚板(JP09125198A， 1997年公开)、韧性良好的低屈服点钢的生产 (JP09310118A， 1997年公开)。这些专利文献公开的是屈服强度较高的钢， 一般 在100-150MPa之间，此外上述专利文献提供的钢种，在其成分设计上添加了Cu、 Ni、 Cr、 Mo、 B等元素的一种或多种。专利文献结构用低屈服点钢板的制造(JP10324918A， 1998年公开)(其 化学成分、生产工艺和力学性能详见表1对比钢1)提供的钢属于低合金钢制造 领域的低屈服点建筑抗震用钢，在低C、 Si、 Mn的基础上添加了 Al、 N、 Ti、磷 (P)和硫(S)等成分，并含有Nb、 B中的一种或多种。通过低C设计，辅以轧 后热处理，钢板的屈服强度降低到130MPa以下并保持良好的塑性。然而，添加了 0.004-0.030% Nb和0.0003-0.030% B中的一种或两种成分，这不仅提高了钢板 的制造成本、增加了冶炼难度，并且B不利于钢板的焊接和冲击性能。专利文献PRODUCTION OF STEEL PLATE FOR LOW YIELD POINT STRUCTUR(低屈服点结构用钢板的生产)(JP09227936A， 1997年公开)(其化学成分、生 产工艺和力学性能详见表1对比钢2)提供的钢采用极低的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。但除了微量的Ti夕卜，还添加了 0.005 0.030X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。同时，为了降低屈服强度，该钢板热轧后还需要在高温进行粗化处 理，增加了生产工序并提高制造成本。专利文献EXTREMELY LOW YIELD STRENGTH STEEL (极低屈服强度钢)(JP06235042A， 1994公开)(其化学成分、生产工艺和力学性能详见表1对比钢 3)提供的钢采用了低的C、 Si、 Mn设计，并添加了一定量的氮化硼，钢锭热轧后 进行正火处理，屈服强度一般在90MPa以下，并保持良好的塑性。该专利文献提 供的生产工艺是主要通过向熔融的钢水中添加氮化硼(h-BN)和铁粉的混合物实 现氮化硼在钢中的弥散分布，并控制氮化硼晶粒的粒径在l一30um之间，通过氮 化硼的剪切变形引发基体组织的剪切变形，从而实现屈服强度的降低。但是该生 产工艺不适应大规模的工业生产，对炼钢的要求很高，不容易掌握，而且钢板轧 后还需要正火处理，增加了生产工序。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3c《0. 005《0. 005《0.01Si《0. 02《0. 02《0. 10Mn0.01-0. 300.01-0.30《0. 20P《0. 030—一《0. 05S 化 Al 学 成 Ti 分 N (wt%) Nb《0. 020 0. 005-0. 050 0. 005-0. 080 《0. 005 (0. 004-0. 030)0. 005-0. 050 0. 005 _ 0. 080 《0. 0050 (0. 005-0. 03 0)《0. 05 《0. 05 0. Ol-O. 1 《0. 01B(0. 0003-0. 030)(0. 003-0. 03 0)—h-BN—一0.01-0.25热轧+高温保温后冷生产工艺却，50(TC以上冷速100热轧+晶粒 °C/h， 50(TC以下冷速粗化处理热轧+高温正 火200°C/h屈服强度/MPa《130《150《100抗拉强度/MPa200-280200 — 280——屈强比/%———_延伸率/%》40》50》50夏比V型冲击功值/J (0°C)》47》47——从如上表l可以看出，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、Ｓｉ≤０．０２、Ｍｎ：０．０５－０．１０、Ｐ≤０．０１、Ｓ≤０．００６、Ａｌ：０．０１－０．０５、Ｎ≤０．００５、Ｔｉ：０．０１－０．１０，其它为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％)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。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：温东辉，宋凤明，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