[发明专利]低温韧性优异的耐火耐候钢及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于低合金耐蚀中厚板制造领域，特别涉及一种低温韧性优异的耐火耐候钢。

背景技术

耐火钢能够增加建筑物抵抗火灾的能力，提高建筑物的安全性，因此耐火钢在建筑行业得到了越来越广泛的应用。日本新日铁率先公开了采用Mo+Nb合金体系的屈服强度在235～440MPa之间的耐火钢，如CN101111621A、JP2077523；CN1524976A和CN101748336A公开了室温屈服强度235～345MPa之间的耐火钢，随后CN101775552(宝钢)公开了460MPa级别的耐火钢，上述发明耐火钢耐火性能优异，但均不具备耐候性能。

采用耐候钢可使其使用寿命延长，因此兼顾耐候性能和耐火性能的耐火耐候钢也在建筑行业得到了广泛关注，尤其是超高层建筑领域。新日铁在其耐火钢的基础上通过额外添加一定量的Cu、Ni和Cr开发了耐火耐候钢，其牌号为NSF400W和NSFR490W；但该钢种高达0.30％的贵重元素Ni给市场应用带来困难。

CN101397627B(对比例1)公开了一种屈服强度345MPa级别的H型钢或板带材耐火耐候钢，该钢采用Mo、Nb和Cu的合金体系，三种成分的重量百分比分别为0.30～0.42％，0.015～0.035％和0.20～0.27％，该钢在冶炼过程中需采用钙处理，连铸过程中中间包需采用低碳专用覆盖剂，生产成本高且生产工艺复杂，同时该钢只具备室温冲击性能。

CN1132958C(对比例2)公开了一种焊接性能优良的耐火耐候钢，但其生产方法采用控制轧制+正火+回火，生产工艺复杂，合金成本高，且只具备0℃冲击性能。

CN100455692C公开了一种低温韧性优良的高强(屈服强度≥665MPa)耐候钢，满足-40℃冲击韧性要求，但该钢种不具备耐火性能。综上，具备低温韧性(满足-40℃及以下温度冲击韧性要求)的耐火耐候钢还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种低温韧性优异的耐火耐候钢，该钢种耐火耐候性能好、低温韧性优良，解决了传统耐火钢或耐火耐候钢由于低温韧性差从而在高层建筑结构中得不到广泛应用的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供的低温韧性优异的耐火耐候钢，其化学成分按重量百分比计为：C 0.01～0.04、Si 0.15～0.25、Mn 1.00～1.50、Mo 0.42～0.50、Cr 0.40～0.60、Cu 0.10～0.20、Nb 0.02～0.04、Ti 0.01～0.02、Al≤0.03、N≤0.006、P≤0.01、S≤0.006，余量为Fe及不可避免的杂质。

以下对本发明中所含组分的作用及用量选择作具体说明：

C：一方面能够增加钢板的强度，但另一方面则会对钢板的低温韧性、耐候性能和焊接性能产生不利影响。当C含量≤0.04％时，对于铁素体和珠光体类组织的钢种可显著提高低温韧性和耐腐蚀性能；但当C含量＜0.01％时，钢板的强度下降较快，同时也给炼钢过程带来困难。因此本发明钢板的C含量控制在0.01～0.04％。

Si：在钢中起固溶强化作用，提高钢板的强度，但损害其低温韧性及焊接性能。因此Si的含量控制在0.15～0.25％的范围内。

Mn：提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。当低于0.5％时，无法充分发挥强度确保的作用。但Mn含量过高对钢的焊接性能不利，并可能使恶化中心偏析。因此Mn含量选择在1.00-1.50％。

Mo：是提高钢材高温强度(固溶强化)的最有效元素，Mo含量越高，其高温强度越高。但Mo成本高，目标成分控制在0.45％左右，范围控制在0.42～0.50％。

Cr：是提高钢材耐大气腐蚀能力的最重要元素之一；但含量过高则会恶化钢板焊接性能。因此其含量控制在0.40～0.60％。

Cu：是提高钢材耐大气腐蚀能力的重要元素；在不添加Ni的情况下，含量过高则会影响铸坯的质量从而影响成材率。因此其含量控制在0.10～0.20％。

Nb：是控轧控冷钢中的重要元素，它的加入能够阻止奥氏体变形后的再结晶，提高奥氏体再结晶温度。与Mo复合加入，能够显著提高Mo钢的高温强度，但若过量地添加Nb，则母材韧性和HAZ韧性降低。因此其含量控制在0.02～0.04％。