[发明专利]一种极低屈服点钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢材领域，具体地说，本发明涉及极低屈服点钢板，更具体地说，本发明涉及一种制造大型钢结构抗震阻尼器的极低屈服点钢板。

背景技术

众所周知，碳素结构钢是最重要的工程结构材料之一，广泛应用于造船、桥梁结构、压力容器、建筑结构、汽车工业、铁路运输及机械制造。碳素结构钢的性能取决于其化学成分及制造工艺，其中强度、韧性、延伸率和焊接性是碳素结构钢最重要的性能，它最终决定于成品钢材的显微组织和钢板化学成分。随着钢结构大型化、超高度化及结构设计复杂化，对钢结构整体抗震性能提出了更高的要求，单从降低钢结构主承梁钢板的屈强比(YR≤0.80)已不能满足大型钢结构抵抗8级及以上的强烈地震，因此在钢结构主承梁之间使用抗震阻尼器势在必行。通过抗震阻尼器优良的室温塑性形变能力，可吸收大部分地震波能量，确保钢结构主承梁在强烈地震状态下不至于坍塌，最大程度减少强烈地震带来的人员财产损失。

日本作为多地震国家，最早开发低屈服点软钢，这种低屈服点软钢的特点是屈服强度低、延伸率高，在地震过程中通过先期反复塑性形变吸收地震波能量，避免主要钢结构构件遭受破坏。新日铁、JFE、住友金属等均开发出具有各自特色的低屈服点软钢。屈服点在245MPa以下的低屈服点软钢，一般采用Si-Mn成分体系：如新日铁开发的一种钢板的化学成分包含：C：0.05wt％、Si：0.03wt％、Mn：0.27wt％、P：0.021wt％、S：0.012wt％，其屈服点YP为238MPa，抗拉强度TS为335MPa，延伸率δ₅为55％；新日铁开发的另一种钢板的化学成分包含：C：0.017wt％、Si：0.008wt％、Mn：0.38wt％、P：0.017wt％、S：0.006wt％，其屈服点YP为215～245MPa，抗拉强度TS为300～400MPa，延伸率δ₅≥40％。屈服点在130MPa以下的极低屈服点软钢，一般采用纯铁成分体系。

此外，对于极低屈服点钢板来说，钢中固溶原子N会极大提高钢板的屈服强度，降低钢板室温变形能力，通常采用Ti、Nb等微合金化技术固定间隙原子N，消除应变时效和不连续屈服【制铁研究(日文)，1989，No.334，P17；JSSC，1992，No.6，P15；日本建筑学会大会学术讲演梗概集(北海道)，1995年8月，P399；新日铁技报，1995，No.356，P22；CAMP-ISIJ，1992，No.5，P558；日本建筑学会构造系论文集，1995，No.473，P159；日本建筑学会构造系论文集，1995，No.472，P139】。

鉴于上述，本发明者通过研究，采用极低C-超低Si-低Mn-高Als-低N-(Nb+Ti+V)微合金化的成分体系，并控制热轧工艺，开发出了一种极低屈服点钢板。该钢板屈服点YP≤235MPa，具有优良的抗低周疲劳性能及低加工硬化率，可用于制造大型钢结构的抗震阻尼器。

本发明的一个目的在于提供一种极低屈服点钢板。

本发明的另一个目的在于提供所述极低屈服点钢板的制造方法。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种低屈服点钢板，该钢板由以下化学成分组成：C：0.006～0.018wt％、Si≤0.10wt％、Mn：0.10～0.30wt％、P≤0.015wt％、S≤0.005wt％、Nb：0.035～0.055wt％、V：0.025～0.055wt％、Als：0.035～0.055wt％、Ti：0.015～0.025wt％、N≤0.0025wt％、Ca：0.001～0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；

且上述元素必须同时满足下述关系：

Ti/N≥8.0；

Als/N≥15；

(0.13Nb+0.23V)≥1.02C；

Ti/Nb：0.20～0.60；

Ca/S：0.50～3.0。

在一个优选实施方式中：所述极低屈服点钢板的显微组织为单相铁素体。

在另一优选实施方式中：所述铁素体的平均晶粒尺寸在50～100μm之间。

下面，对本发明的极低屈服点钢板的成分体系作详细叙述。

C：为了保证钢板显微组织为单相铁素体，钢中C含量必须低于其在铁素体中的最大固溶度0.020％，由于在凝固过程中，C会偏析，因此控制C含量≤0.018％，而另一方面考虑到炼钢精炼、物流时间和成本等因素，应控制C含量≥0.006％。