[发明专利]YP100MPa钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低屈服点钢板的制造，特别涉及YP100MPa钢板及其制造方法，其是在极低C-极低Si-极低Mn-高Als-低N-(Nb+Ti)微合金化-B处理的成分体系中获得屈服强度80～120MPa、延伸率δ₅≥55％、具有优良低温冲击韧性及抗循环应变硬化的极低屈服点钢板。

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之中。碳素结构钢性能取决于其化学成分、制造过程的工艺制度，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7.5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循环塑性形变能力，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的损失。

日本作为多地震国家，最早开发低屈服点软钢，这种低屈服点软钢特点是屈服强度极低、延伸率高，在地震过程中通过先期反复拉压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、住友金属等公司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；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；铁素体晶粒粗大均匀并且采用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方式参见(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)。

中国宝钢于2007年申请中国发明专利“一种极低屈服点钢板及其制造方法”，其是针对屈服强度为205～245MPa钢板及其制造方法；及于2008年申请的“极低屈服点钢板YP160及其制造方法是针对屈服强度为140～180MPa钢板及其制造方法”，并实现批量生产和供货，产品应用于上海世博工程和虹桥交通枢纽工程。

发明内容

本发明的目的是设计YP100MPa钢板及其制造方法，通过钢板微合金元素的组合设计与控轧工艺相结合，在获得钢板具有极低屈服点和优良室温循环形变能力的同时，钢板还具有优良的低温冲击韧性，并且成功地解决了碳素结构钢不连续屈服和抗低周疲劳性能低下的问题。

针对上述要求，本发明的技术方案采用极低C-极低Si-极低Mn-高Als-低N-(Nb+Ti)微合金化-B处理的成分体系，适当提高酸溶Als的含量、(Ti+Nb)微合金化且Ti/Nb在0.50～1.00之间、控制Ti/N≥8.0、Als/N≥10、(0.13Nb+0.25Ti)≥1.05C、(P+S)/B≤95等冶金技术手段，优化轧制工艺；使成品钢板的显微组织为单相铁素体，铁素体晶粒尺寸均匀，平均晶粒尺寸在50～100μm之间；消除钢中固溶的C、N间隙原子，钛/铌碳氮化物粒子及AlN粒子粗大且均匀分布，并通过微B处理强化铁素体晶界；获得极低屈服强度(YP：80～120Mpa，yielding point)、优良的室温塑性形变能力(均匀延伸率达到55％以上)和抗低周疲劳性能及低加工硬化率，特别适用于做大型钢结构的抗震阻尼器。

具体地，本发明YP100MPa钢板，其成分重量百分比为：

C：≤0.005％

Si：≤0.10％

Mn：0.05％～0.25％

P：≤0.015％

S：≤0.005％

Nb：0.015～0.035％

Als：0.025％～0.050％

Ti：0.015％～0.030％

N：≤0.0035％

B：0.0002％～0.0008％

其余为铁和不可避免的夹杂；

且上述元素含量必须同时满足如下关系：

Ti、Als与N之间的关系：Ti/N≥8.0、Als/N≥10，保证彻底消除钢中固溶N原子；