一種q460級(jí)耐火耐候鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐火耐候鋼及其制備方法，具體地說是一種Q460級(jí)耐火耐候鋼 及其制備方法，屬于低合金耐蝕中厚板軋制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通建筑用鋼溫度達(dá)到400°C時(shí)，屈服強(qiáng)度將降至室溫強(qiáng)度的一半，溫度達(dá)到 600°C時(shí)，基本喪失強(qiáng)度。為了防止鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)破壞，必須噴涂防火層進(jìn)行保護(hù)。噴 涂耐火材料使建筑物成本成倍增加，且延長工期，減少室內(nèi)有效使用面積，噴涂作業(yè)的飛濺 還污染環(huán)境。因此，現(xiàn)代建筑發(fā)展趨勢(shì)之一就是要求減少防火涂層，開發(fā)新型建筑用耐火鋼 的要求由此產(chǎn)生。
[0003] 1987年3月，日本建設(shè)省頒布了"新耐火設(shè)計(jì)法"。允許將鋼材的高溫屈服強(qiáng)度作 為設(shè)計(jì)依據(jù)，解除了原來舊法令必須涂覆耐火材料的限制，這樣就可以使用具有高溫屈服 強(qiáng)度的鋼材制作鋼結(jié)構(gòu)。因此建筑用耐火鋼成為近年來研宄開發(fā)的熱點(diǎn)。
[0004] 日本是建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展最快，新鋼材、新技術(shù)開發(fā)最先進(jìn)、應(yīng)用范圍最廣的國家， 日本耐火鋼的研宄開發(fā)工作引人處于世界領(lǐng)先地位，產(chǎn)品包括板材和H型鋼。中國從20世 紀(jì)90年代末開始從事耐火鋼方面的研宄。馬鋼、鞍鋼、寶鋼和武鋼等鋼廠先后研發(fā)了耐火 鋼，但是其設(shè)計(jì)思路為添加大量貴重合金Mo,以下是與之相關(guān)的專利。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N101906585A，一種高性能建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼板及其制造方法，，其化學(xué) 成分Mo 20 %?0. 40%，貴重合金Mo含量較高，且不含有耐候化學(xué)元素。
[0006] 申請(qǐng)?zhí)枮镴P060601，焊接性和氣割性優(yōu)良的高強(qiáng)度耐火鋼及其制造方法，其化學(xué) 成分Mo :0. 30 %?0. 70 %，Re :0. 0005 %?0. 010 %，不僅添加了大量Mo,而且還加入稀土 元素，另外還有回火工藝，增加了制造成本。
[0007] 專利號(hào)為 CN101748327A，Low yield ratio type fire resistant hot rolled steel sheet and its and its production，其化學(xué)成分Mo :0.30%?0.70%，貴重合金Mo 含量較高，且不含有耐候化學(xué)元素。
[0008] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N101397627A，一種耐火耐候抗震鋼及其制造方法，，其化學(xué)成分Mo : 0. 30 %?0. 42 %，貴重合金Mo含量較高，且為Q345鋼級(jí)。
[0009] 可見以上專利的耐火鋼在成分設(shè)計(jì)上都采用Mo作為高溫強(qiáng)化元素，貴重合金添 加量較大，部分鋼級(jí)較低或制造成本高，限制了市場(chǎng)推廣應(yīng)用，本發(fā)明公布的一種Q460級(jí) 智能型耐火耐候鋼及其制造方法是：創(chuàng)新性的應(yīng)用納米析出技術(shù)，成分設(shè)計(jì)上以Cu為主要 高溫強(qiáng)化元素，利用ε -Cu在加熱過程中析出強(qiáng)化提高高溫屈服強(qiáng)度；同時(shí)Cu能夠使材料 具有良好的耐候性能；生產(chǎn)工藝為TMCP，生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)效率高、抗震等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種Q460級(jí)耐火耐候鋼及 其制備方法，。
[0011] 本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：一種Q460級(jí)智能型耐火耐候鋼， 其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C :0· 01?0· 20%，Si :0· 1?0· 4%，Mn :0· 5?L 5%， Cr :0· 1 ?L 0%，Ni :彡 L 0%，Cu :彡 L 0%，Nb :0· 01 ?0· 05%，Ti :0· 01 ?0· 05%，P : 彡0.015%，S :彡0.0020%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)元素總量不超過0.05%。
[0012] 鋼的化學(xué)成分是影響Q460級(jí)智能型耐火耐候鋼性能的關(guān)鍵因素之一，本發(fā)明為 了使所述鋼獲得優(yōu)異的綜合性能，對(duì)所述鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了限制，原因在于：
[0013] C :碳是鋼中最常規(guī)的合金元素，碳對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很大，在本發(fā)明中，考慮到焊接性 和強(qiáng)度，碳含量控制在0.01?0.20%的范圍內(nèi)。
[0014] Si :硅是煉鋼脫氧的必要元素，也具有一定的固溶強(qiáng)化作用，提高鋼板的強(qiáng)度，在 本發(fā)明中將硅限定在0. 1?0.4%的范圍內(nèi)。
[0015] Mn:錳是鋼中最有效的提高性能元素，具有推遲奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變的作用，對(duì) 細(xì)化組織，提高強(qiáng)度和韌性有利。當(dāng)錳的含量較低，上述作用不顯著，過高則會(huì)引起連鑄坯 偏析，造成鋼板的性能不均勻，本發(fā)明中錳含量控制在〇. 5?1. 5%的范圍內(nèi)。
[0016] Cr :絡(luò)對(duì)提尚鋼的尚溫性能有明顯作用，并且含量超過0. 30%時(shí)具有耐大氣腐蝕 作用，本發(fā)明中鉻含量控制在〇. 1?1.0%的范圍內(nèi)。
[0017] Ni :鎳不僅可以提高鋼的低溫韌性，同時(shí)是良好的耐候添加元素，可以抑制氯離子 對(duì)鋼材的腐蝕，也可以改善銅在鋼中引起的熱脆性，本發(fā)明中鎳含量控制在〇. 1?1. 〇%的 范圍內(nèi)。
[0018] Cu:銅是不降低韌性提高強(qiáng)度的有效元素，銅在加熱過程中的析出使鋼材在失火 狀態(tài)下具有較高的高溫強(qiáng)度，使其具備耐火性能；同時(shí)常溫下固溶的銅具有明顯耐候性能， 但是銅會(huì)在鋼中引起熱脆性，因此本發(fā)明中銅含量控制在0. 1?1. 0%的范圍內(nèi)。
[0019] Nb :乳制過程中固溶于奧氏體中的Nb和形變誘導(dǎo)析出碳氮化鈮粒子顯著提高奧 氏體未再結(jié)晶溫度，獲得薄餅狀?yuàn)W氏體，有助于細(xì)化鐵素體和貝氏體組織。固溶于奧氏體中 的Nb還能夠提高淬透性，固溶于鐵素體和貝氏體中的Nb對(duì)提高高溫強(qiáng)度也有顯著作用，本 發(fā)明中鈮含量在0.01?0.05%的范圍內(nèi)。
[0020] P :作為鋼中有害夾雜對(duì)鋼的力學(xué)性能損害很大，尤其對(duì)無間隙原子的極低屈服點(diǎn) 寬厚鋼板，P會(huì)造成嚴(yán)重的晶界脆化，理論上要求越低越好；但考慮到煉鋼可操作性和煉鋼 成本，P控制在彡0.015%。
[0021] S :在鋼中形成有害的硫化物夾雜物，對(duì)鋼板的拉伸延伸率損害很大，理論上要求 越低越好；但考慮到煉鋼可操作性和煉鋼成本，S含量需要控制在< 0. 0020%。
[0022] 進(jìn)一步的，前述的Q460級(jí)智能型耐火耐候鋼，其中Cu :0. 1?1.0%，Ni :0. 1? 1. 0%〇
[0023] 進(jìn)一步的，前述的Q460級(jí)智能型耐火耐候鋼，耐火耐候鋼的金相組織為板條貝氏 體+粒狀貝氏體，組織均勻細(xì)小。
[0024] 進(jìn)一步的，前述的Q460級(jí)智能型耐火耐候鋼的制備方法，包括有對(duì)前述采用鋼種 進(jìn)行冶煉、鍛造和鍛壓成鋼坯工序，乳制工序，包括如下步驟：
[0025] (1)在冶煉、澆鑄工序中，按照前述的化學(xué)成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯；
[0026] (2)在加熱工序中，板坯加熱溫度控制在1150?1250°C之間，保溫時(shí)間為120? 200min ；
[0027] (3)在軋制工序中，鋼坯經(jīng)保溫均熱后，在再結(jié)晶溫度區(qū)域首先進(jìn)行粗軋，粗軋的 開軋溫度為1000?1100°c，粗軋的終軋溫度為1000?1050°C，乳制累積壓下率為彡50%， 中間坯厚度/成品厚度為2?5 ;精軋開軋溫度900?1000°C，終軋溫度800?900°C，乳 制累積壓下率為多50% ;
[0028] (4)在冷卻工序中，首先進(jìn)行水冷，返紅溫度為350?550°C，冷卻速率10?25°C/ s，隨后空冷至室溫。
[0029] 進(jìn)一步的，前述的Q460級(jí)智能型耐火耐候鋼及其制備方法，首先選取采用鋼種， 采用鋼種包括以下組分：C :0· 01?0· 20%，Si :0· 1?(λ 4%，Mn :0· 5?L 5%，Cr :0· 1? L 0 %，Ni :0· 1 ?L 0 %，Cu :0· 1 ?L 0 %，Nb :0· 01 ?0· 05 %，Ti :0· 01 ?0· 05 %，P : 彡0.015%，S :彡0. 0020%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)元素總量不超過0.05% ; 對(duì)前述采用鋼種進(jìn)行冶煉、鍛造和鍛壓成鋼坯工序，在軋制工序中，乳制工序采用TMCP軋 制工藝，鋼坯經(jīng)1150°C加熱，保溫2小時(shí)均熱后，在再結(jié)晶溫度區(qū)域進(jìn)行粗軋；在粗軋步 驟中粗軋的開軋溫度為1060°C，終軋溫度為1000°C，乳制累積壓下率為65%，中間坯厚 度/成品厚度為2 ;在所述精軋工序中：開軋溫度900°C，終軋溫度為800°C，乳制累積壓下 率為50% ;在所述冷卻工序中：終冷溫度控制在350°C，冷卻速度為10°C /s，經(jīng)過上述步 驟進(jìn)行控制軋制和控制冷卻后，得到處于軋態(tài)組織的鋼，室溫下光學(xué)顯微組織觀察其金相 組織為組織均勻細(xì)小的板條貝氏體+粒狀貝氏體，得到的耐火耐候鋼的力學(xué)性能為：屈服 強(qiáng)度彡460MPa，屈強(qiáng)比彡0. 85%，延伸率彡20%，-40°C低溫沖擊彡100J，600°C高溫屈服 ^ 310MPa〇
[0030] 本發(fā)明