[发明专利]一种耐火耐候抗震钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工程领域，涉及一种既耐火、耐候又具有抗震性能的钢种及其制造方法。产品主要是H型钢或板带产品。

背景技术

随着钢产量的稳步增长和全球应用技术研究的深入，国家对创建能源节约型社会越来越重视，钢结构在建筑行业得到了越来越广泛的应用，尤其在超高层及大跨度建筑等方面更显示出其强大的生命力。但是，在突发性火灾事故面前，建筑物会迅速倒塌。耐火钢因通过合金化处理，能够在高温下(通常指在600℃下)的一定时间内(通常指1h)保持较高的强度，从而增加建筑物抵抗火灾的能力，提高建筑物的安全性。耐候钢则是在钢中添加微量的Cu、Ni、Cr、P等元素来提高钢的耐大气腐蚀性能。耐候钢因其使用寿命延长，其产品越来越成为钢铁产业的发展方向。兼顾耐大气腐蚀性能也是耐火建筑用钢的一个重要发展方向，为此，新日铁开发了一类在耐火钢成分体系的基础上添加耐候性元素Cu和Cr的耐火耐候钢品种系列N牌号NSFR400W和NSFR490W。耐火耐候钢在日本建筑行业的需求量呈快速增长的势头。现在欧美、韩国和澳大利亚等发达国家也相继开展了耐火钢的研究和生产。使用耐火耐候钢可以不用或减少涂装，大大节约维护成本；钢材厚度可减薄，节约综合成本在30％以上。且这种耐火性和耐候性还具有永久性和自愈性，即钢材不论在金属加工或焊割后，还是在使用中表面擦撞或火灾后，其耐候性、耐火性可以保持不变。目前耐火耐候钢已开始在国内一些较高耐火耐候等级的大型厂房、民居、商务楼等得到应用。耐火耐候钢应用后可缩短建造周期，减轻建筑物质量，增加建筑的安全性，降低建造成本，具有显著的经济和社会效益。

但随着经济的增长，人们对建筑质量要求的日益提高，具备高强度、高性能的建筑产品越来越受到建筑设计者的青睐，钢的抗震性能也越来越受到建筑行业的重视，但从目前的钢结构产品来看，同时具有耐火、耐候和抗震性能的钢结构产品尚未见报道。

CN1354273公开了一种高性能耐火耐候建筑用钢及其生产方法，属低合金钢制造领域。含有C、Si、Mn、P、S、Mo、Ti、Al、N、O、Cr、Ni、Cu、Ca、B，此外还含有Nb、V、RE中的一种或一种以上，余量为Fe。钢经冶炼、轧制和热处理，使钢具有高强度、高韧性和优良的耐火、耐候性。以非调质状态交货，为建筑、土木及海洋结构等领域提供的厚度为4～100mm的钢制作的各种结构件，在气电焊、电渣焊、高频电阻焊等大线能量(50～100kJ/cm)焊接条件下其热影响区(HAZ)仍具有优良的韧性。

CN1970818涉及一种高强度耐候钢及其生产方法，属低合金钢制造领域。它在成分设计上采用极低碳、Cu-Cr-Ni-Mo-Nb的加入及Ti-Al-Zr中的两种或两种以上复合添加，将碳含量控制在接近或小于常温下碳在α-Fe中的最大溶解度0.0218％，以减少或抑制渗碳体的析出，保证主控组织为均匀的贝氏体组织，以得到优良的耐候性能；钢采用淬火+回火工艺生产，具有优良的耐候性，优异的低温韧性和焊接性，钢板沿板厚方向上的微观组织和力学性能均匀，对于小于或等于50mm厚度钢板在常温下焊接时，焊前不用预热，焊后不需热处理，提高了焊接效率，可广泛用于桥梁、建筑、交通、海洋平台等工程结构。

CN1793395提供了一种细化型钢晶粒的生产方法，包括以下步骤：1)冶炼钢水；2)用Al进行脱氧；3)加入0.005～0.015％的Ti、0.08～0.15％的V和0.010～0.020％的N后，浇铸成铸坯；4)将铸坯加热到1100～1250℃后轧制型钢，终轧温度为700～950℃；5)冷却。本发明方法不用测定钢水氧浓度，直接冶炼型钢，生产出来的型钢的晶粒度可达9.5级以上，并同时提高型钢的强度和低温冲击性能，与未采用本发明方法生产的型钢相比，屈服强度提高30MPa以上，-40℃低温冲击性能提高10J以上。适用于冶炼耐候型钢、耐火型钢和耐火耐候型钢。

但同时具备耐火、耐候、抗震性能的H型钢或板带产品则未见诸报道，而且由于目前的耐火耐候钢中普遍加入Cr、Ni等贵重元素，使得成本偏高，很难对产品的应用进行推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种耐火、耐候而且抗震的钢种及其制备方法。

本发明的钢种设计是在不添加贵重金属Cr、Ni元素的前提下，通过合理的元素成分控制，利用Mo、Nb元素提高钢的耐火性能，而Cu元素在钢中的合理添加可以明显提高钢的耐候性能。

本发明提供一种耐火耐候抗震钢，其特征在于钢的化学成分按质量％为：