[发明专利]一种V微合金化节Mo抗震耐火钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，特别是涉及一种V微合金化节Mo抗震耐火钢及其制造方法，该钢具有智能。

背景技术

钢结构建筑施工快、空间大和舒适美观、抗震性好，是现代大型建筑的发展趋势。但是普通建筑用钢的耐火性能很差，随着温度的上升，其屈服强度下降较快，特别是在350℃以上高温时陡降，不具备承重能力，因此必须喷涂很厚的防火涂层对钢结构进行保护。喷涂防火涂层使钢结构建筑成本成倍增加，且延长工期，喷涂作业的飞溅还造成环境污染。减少使用或不使用防火涂层成为开发耐火钢的驱动力。

根据GB/T28415-2012，耐火钢600℃的高温屈服强度必须不低于室温标准屈服强度的2/3。20世纪80年代以来，日本率先研制并推出商用耐火钢板，合金体系以Mo系和Mo-Nb系两种为主，主要利用Mo和Nb强烈的高温固溶强化作用，保证600℃以下的高温强度。通常添加0.5wt.%Mo和采用低Nb微合金化，约0.02-0.04wt.%。国内耐火钢也大多添加Mo或Mo+Nb，为降低合金成本，Mo含量有所下降，但仍然在0.2%wt.%以上。如“一种耐火钢及其制备方法”（申请号：200810179362.6）、“一种高性能建筑结构用耐火钢板及其制造方法”（申请号：200910011963.0）、“低成本高强高韧抗震耐火钢及其制备工艺”（申请号：201110080774.6）等申请专利中的Mo含量为0.2-0.4wt.%。其中“一种耐火钢及其制备方法”还添加了0.05-0.12wt.%V，但是该专利主要通过控制终冷温度550-650℃并保温1-2小时，以控制耐火钢的组织组成，同时还可以促使V在缓慢冷却或保温过程中析出增强耐火钢的室温性能。本发明涉及的耐火钢采用<0.2wt.%Mo和V复合微合金化设计，避免V在冷却过程中析出以获得低屈强比，但使之在加热过程中以纳米第二相析出、以保证高温强度。补偿着火升温过程中基体强度的降低，以纳米第二相析出强化提高高温强度，具有智能耐火性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种V微合金化节Mo抗震耐火钢及其制造方法。在化学成分上，采用低碳设计，加入适量Mn、Cr，进行适量V、低Mo、低Nb、微Ti复合微合金化；在生产工艺上，采用高效、节能的再结晶和非再结晶区控制轧制技术，充分利用控轧控冷对奥氏体状态和微合金元素析出的调控作用，细化晶粒，进而在后续层流冷却中获得晶粒细小的铁素体和粒状贝氏体组织，并避免微合金元素的大量析出。

本发明提供的V微合金化节Mo智能型抗震耐火钢的化学成分及其含量为：C：0.03～0.09wt.%、Si：0.00～0.50wt.%、Mn：0.50～1.50wt.%、P：<0.02wt.%、S：<0.01wt.%、Cr：0.35～1.00wt.%、Mo：0.15～0.20wt.%、V：0.10～0.20wt%、Nb：0.02～0.04wt.%、Ti：0.01～0.025wt.%、B：0.0000～0.0030wt.%、Al：0.01～0.06wt.%，余为Fe和不可避免的杂质，均为重量百分数。

本发明各元素的作用及配比依据如下：

碳：具有显著的固溶强化作用，提高钢的淬透性。但碳含量较高对钢的冲击韧性尤其是上平台冲击功非常不利，明显损害焊接性能。因此，本发明涉及的钢板采用低碳成分设计，碳含量范围为0.03～0.09wt.%。

硅：钢中脱氧元素之一，同时具有较强的固溶强化作用，但过量的Si将恶化钢的韧性及焊接性能。综合上述考虑，本发明钢硅含量范围为<0.50wt.%。

锰：明显提高钢的淬透性，具有一定的固溶强化作用，扩大微合金碳氮化物在奥氏体中的固溶度积，可以避免过多的微合金碳氮化物在轧制过程中形变诱导析出。但Mn含量过高时，其在铸坯中的偏析倾向增加，另外对焊接性能不利。基于上述原因，本发明钢Mn含量范围为:0.50～1.50wt.%。

铬：提高钢的淬透性、耐大气腐蚀性能及耐火性，但较高的Cr将降低焊接性能，应控制在0.35～1.00wt.%范围内。

钼：除了显著提高钢的淬透性，抑制抑制P、S等杂质元素在晶界的偏聚而降低回火脆性外，在耐火钢中主要是起到高温固溶强化和析出强化作用，Mo可以在着火过程中与其他微合金元素（V、Nb、Ti）等复合析出，增加析出量的同时能够提高析出物的热稳定性，从而稳定提高和保证钢在高温时的强度，Mo含量低于0.15wt.%时，上述作用效果不明显，超过0.30wt.%时，成本较高。因此，本发明钢Mo的含量应精确控制，范围为0.15-0.20wt.%。