[发明专利]一种160MPa高性能建筑结构用软钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种160MPa级别高性能抗震隔震建筑结构低屈服点软钢及其制造方法，属于金属材料领域。

背景技术

现代钢结构的抗震设计概念，已经从钢结构的整体抗震转变为将某些构件设计成结构的减震装置，使其在大震时首先屈服耗能，其余钢结构则处于弹性状态。为了解决钢结构房屋的地震后变形的修复问题，国内外开始越来越多地开发和利用抗震隔震建筑结构低屈服点软钢减震器作为减震装置。

国际有关160MPa级别低屈服点建筑结构用钢制造方法的专利并不多，例如以下2项专利：

1、日本专利，崎制铁株式会社荒木、清己等人在日本申请的公开号为JP200063946A的发明专利“耐震部材用低屈服点厚钢板的制造方法”公开了一种屈服点145MPa~227MPa钢板的制造方法。它是一种低C、Si、Mn、Al合金体系，钢中没有添加其它合金等元素（C0.04~0.06%、Si≤0.05%、Mn≤0.70%、Al≤0.05%、P≤0.03%、S≤0.03%）。经过热处理的方法可以使钢的屈服强度控制在180MPa以下，不经过热处理或经过正火处理钢板屈服强度在180MPa以上，延伸率大于45%，没有提及冲击韧性。由于屈服强度变化范围较大和没有规定韧性指标，不利于软钢减震结构的设计和制造。而且从其实施例可见其终轧温度较低，在730℃~820℃之间，较低的终轧温度对轧机的能力要求较高，影响生产节奏和生产效率；热轧后采用热处理的粗化方法降低强度，增加了生产成本降低了生产效率，并且工艺复杂。

2、国内专利，宝山钢铁股份有限公司宋凤明、温东辉等人申请的公开号为CN101514425的发明专利“屈服强度160MPa级建筑抗震用低屈服点钢及其生产方法”公开了一种160MPa级建筑抗震用低屈服点钢及其生产方法。它是一种低C、Si、Mn、Al、Ti合金体系（C：0.01-0.05、Si≤0.02、Mn：0.05-0.15、P≤0.01、S≤0.006、Al：0.01-0.05、N≤0.005、Ti：0.01-0.10、其他为Fe和不可避免的杂质元素）；发明实施例阐述的钢板厚度仅为12mm~20mm属于中薄板范围，没有谈及厚钢板生产制造，不利于大型软钢减震结构设计和制造的选材；冲击韧性检验全部为横向0℃冲击功，不能满足北方低温地区冬季对钢结构冲击韧性的要求；该专利发明例中拉力实验检验结果全部为规定非比例延伸强度（Rp0.2），说明钢板拉伸曲线没有明显屈服台阶（屈服点），这对钢结构的设计和施工是不利的。

由该领域技术发展状况和对比专利可知，目前低屈服点软钢减震器用钢板的生产存在以下不足：

1）部分需要配合热处理粗化工艺，生产成本较高，生产效率较低；

2）没有低温韧性要求或仅要求为0℃低温韧性，难以满足北方低温地区冬季对钢结构的设计和施工需要；

3）所查专利文献涉及相近钢种存在屈服强度控制范围较大或没有明显屈服台阶（屈服点）等问题，不利于软钢减震结构的设计和制造。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种160MPa级建筑结构用低屈服点软钢及其制造方法，产品屈服强度波动范围140MPa~180MPa，同时拉伸曲线具有明显屈服台阶（屈服点），充分发挥钢种吸能抗震的应用性能；满足寒冷地区建筑行业减震设计、施工的需求；化学成分、生产工艺简单，成本较低。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种160MPa高性能建筑结构用软钢，其化学成分范围按重量百分比为：C0.001%～0.009%、Si0.02%～0.07%、Mn0.16%～0.5%、Ti0.01%～0.024%、Als0.012%～0.075%， B0％～0.0030％，余量为Fe及不可避免的杂质，钢中的杂质元素控制在P≤0.015%，S≤0.008%，[N]≤0.0045%，[O]≤0.0020%。

为了保证钢的强度需要0.001%以上的C含量，同时为了保证钢的焊接性能和强度范围，C的含量不宜超过0.009%，范围控制在0.001%～0.009%。 

为了使钢的延伸性能，将Si的含量控制在小于等于0.07%，但过低Si的控制势必会造成冶炼成本的增加，范围控制在0.02%~0.07%。

Mn的主要作用是固溶强化和脱氧，过多时会使强度过高,为确保钢板极低屈服点和低应变硬化率，应控制钢中Mn含量在0.16%～0.5%。