专利名称：：一种耐火耐候抗震钢及其生产方法
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。技术背景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60(TC下)的一定时间内(通常指lh)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。目前耐火耐候钢己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縮短建造周期，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、0、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4100mm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(50100kJ/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-A1-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a-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诉Al进行脱氧；3)加入0.0050.015%的Ti、0.080.15%的V和0.0100.020%的N后，浇铸成铸坯；4)将铸坯加热到11001250。C后轧制型钢，终轧温度为70095CTC;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'C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C0.60.11，Si0.250.50，Mn0.951,35，P50.035，S吼015，Cu0.20.27，Mo0.300.42，Nb0.0150.035，其余为铁和不可避免的杂质。本钢种在轧制成材后，其性能达到下表所示的要求:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本发明还提供所述耐火耐候抗震钢的制备方法，包括高炉铁水转炉炼钢、LF精炼、异形坯连铸、BD初轧、精轧、冷床空冷、矫直、切割成材H型钢，具体包括下列步骤1)铁水预脱硫后运至转炉进行冶炼；采用LF精炼，使钢的化学成分按质量％为C0.60.U，Si0.250.50，Mn0.951.35，P50.035,S50.015,Cu0.20.27，Mo0.300.42，Nb0.0150.035，其余为铁和不可避免的杂质；2)精炼完毕后进入近终型异型坯连铸工序，生产出H型近终型连铸坯料；3)坯料采用冷装或热装热送方式进入加热炉，加热到1180130(TC出炉，进行高压水除鳞；4)除完鳞的坯料通过辊道送至BD粗轧机和TM精轧机组轧制，粗轧后温度不低于1090°C，终轧温度的控制一般为腹板不低于72(TC，翼缘不低于85(TC;轧制产品尺寸按照国标GB/T11263—2005执行；5)轧制成材后在输送辊道上对两侧翼缘进行强制冷却至60078(TC;6)轧件上冷床进行空冷；7)当轧件冷至10(TC以下后，进矫直机进行矫直。8)将轧件切割成材H型钢、收集。优选的，步骤3)中加热到1200128(TC出炉。优选的，步骤5)中强制冷却至650—750'C。本发明还提供所述耐火耐候抗震钢的制备方法，包括高炉铁水转炉炼钢、精炼、板坯、轧制、冷却、巻曲成板材，具体包括下列步骤1)铁水预脱硫后运至转炉进行冶炼；采用LF精炼，使钢的化学成分按质量％为C0.60.11，Si0.250.50，Mn0.951.35，P，35，S^0.015，Cu0.20.27，Mo0.300.42，Nb0.0150.035，其余为铁和不可避免的杂质；2)钢水出站前，喂入500m700mSi-Ca线进行钙化处理。钢水的液相线温度为15001550°C，精炼时间2060分钟，软吹时间620分钟，软吹要求包内钢液微动，钢水不得裸露；3)连铸，全程保护浇注，中包覆盖剂采用低碳专用覆盖剂，保护渣采用集装箱钢保护渣；开浇时加入开浇渣，开浇拉速0.30.6m/min,正常浇铸拉速0.81.2m/min。4)钢坯送入加热炉，还原性或中性氛围加热，采取高温快烧加热方式，钢坯加热到1200130(TC出炉，进行高压水除鳞；5)进入粗轧、精轧，轧件的精轧出口温度在90094(TC之间，6)冷却并巻曲成板材，巻曲温度控制在685土1(TC，巻曲呈巻后缓冷至室温。所述低碳专用覆盖剂成分的质量分数(％)为:_CaO+MgOSi02A1203F—Na20C40601525593614.713本发明还提供所述的耐火耐候抗震钢的应用，用于建筑、桥梁结构。本钢种的发明就是在不含高成本Ni、Cr元素的前提下，通过C、Si、Mn、P、S、Mo、Cu、Nb元素的合理添加，使钢具有良好的力学性能、高温性能、耐大气腐蚀性能以及优良的抗震性能。钢产品以热轧状态交货，其产品形态可以是H型钢或440mm的板带产品。具体实施方式以下通过实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不局限于此。实施例1:本实施例的耐火耐候抗震钢，钢的化学成分按质量％为:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本发明钢种以热轧状态交货。其工艺流程分别为-H型钢生产流程铁水预脱硫后运至120吨转炉进行冶炼；为了保证钢质的洁净度和钢水成分稳定性，采用LF精炼，使钢种成分达到耐火耐候抗震钢的冶炼成分标准要求；精炼完毕后进入近终型异型坯连铸工序，生产出H型近终型连铸坯料；坯料采用冷装或热装热送方式进入加热炉。加热到127(TC出炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料通过辊道送至BD粗轧机和TM精轧机组轧制，BD轧机经过5道次往复轧制后温度不低于109(TC,然后由输送辊道送至TM机组，轧制道次按照产品规格的差异，一般在57道次。终轧温度的控制一般为腹板不低于720°C，翼缘不低于85(TC。轧制成材后在输送辊道上对两侧翼缘进行强制冷却至68(TC左右空冷，轧制产品尺寸按照国标GB/T11263—2005执行。轧制完毕轧件上冷床进行空冷。当轧件冷至10(TC以下后，进矫直机进行矫直。最后，将轧件按照客户要求进行切定尺、收集。板带生产流程铁水预脱硫后运至120吨转炉进行冶炼；为了保证钢质的洁净度和钢水成分稳定性，采用LF精炼，使钢种成分达到耐火耐候抗震钢的冶炼成分标准要求；钢水出站前，喂入500m700mSi-Ca线进行钙化处理。钢水的液相线温度为1519°C，精炼时间40分钟，软吹时间不得低于10分钟，软吹要求包内钢液微动，钢水不得裸露。在连铸过程中，全程保护浇注，中包覆盖剂采用低碳专用覆盖剂，保护渣采用集装箱钢保护渣。开浇时加入开浇渣，开浇拉速0.3m/min，正常浇铸拉速不大于1.15m/min。然后钢坯送入加热炉，并尽可能保证还原性或中性氛围加热，应釆取高温快烧加热方式，尽量减少加热时间防止过度氧化，避免钢在轧制时发生边裂；钢坯加热到1230'C出炉，进行高压水除鳞，进入粗轧、精轧，轧件的精轧出口温度在90094(TC之间，巻曲温度控制在685土10。C，巻曲呈巻后缓冷至室温。实施例2:本实施例的耐火耐候抗震钢，钢的化学成分按质量％为:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本发明钢种以热轧状态交货。其工艺流程分别为H型钢生产流程铁水预脱硫后运至120吨转炉进行冶炼；为了保证钢质的洁净度和钢水成分稳定性，采用LF精炼，使钢种成分达到耐火耐候抗震钢的冶炼成分标准要求；精炼完毕后进入近终型异型坯连铸工序，生产出H型近终型连铸坯料；坯料采用冷装或热装热送方式进入加热炉。加热到128(TC出炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料通过辊道送至BD粗轧机和TM精轧机组轧制，BD轧机经过5道次往复轧制后温度不低于109(TC，然后由输送辊道送至TM机组，轧制道次按照产品规格的差异，一般在57道次。终轧温度的控制一般为腹板不低于720'C，翼缘不低于850'C。轧制成材后在输送辊道上对两侧翼缘进行强制冷却至700'C左右空冷，轧制产品尺寸按照国标GB/T11263—2005执行。轧制完毕轧件上冷床进行空冷。当轧件冷至100'C以下后，进矫直机进行矫直。最后，将轧件按照客户要求进行切定尺、收集。板带生产流程铁水预脱硫后运至120吨转炉进行冶炼；为了保证钢质的洁净度和钢水成分稳定性，采用LF精炼，使钢种成分达到耐火耐候抗震钢的冶炼成分标准要求；钢水出站前，喂入500m700mSi-Ca线进行钙化处理。钢水的液相线温度为1539°C，精炼时间60分钟，软吹时间20分钟，软吹要求包内钢液微动，钢水不得裸露。在连铸过程中，全程保护浇注，中包覆盖剂采用低碳专用覆盖剂，保护渣采用集装箱钢保护渣。开浇时加入开浇渣，开浇拉速0.5m/min，正常浇铸拉速0.81.20m/min。然后钢坯送入加热炉，并尽可能保证还原性或中性氛围加热，应采取高温快烧加热方式，尽量减少加热时间防止过度氧化，避免钢在轧制时发生边裂；钢坯加热到127(TC出炉，进行高压水除鳞，进入粗轧、精轧，轧件的精轧出口温度在900940'C之间，巻曲温度控制在685土1(TC，巻曲呈巻后缓冷至室温。实施例3发明实例的耐候性能钢的腐蚀试验为干湿交替加速腐蚀试验，试验周期为30天，腐蚀环境0.052%NaHS03溶液，PH值为4.0，湿度60RH,30。C恒温。通过腐蚀增重检测钢的耐候性。试验数据如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1.一种耐火耐候抗震钢，其特征在于钢的化学成分按质量％为C0.6～0.11，Si0.25～0.50，Mn0.95～1.35，P≤0.035，S≤0.015，Cu0.2～0.27，Mo0.30～0.42，Nb0.015～0.035，其余为铁和不可避免的杂质。全文摘要本发明属于冶金制造领域，涉及一种集耐火、耐候又具有抗震性能的钢种及其制造方法。钢的化学成分按质量％为C0.6～0.11，Si0.25～0.50，Mn0.95～1.35，P≤0.035，S≤0.015，Cu0.2～0.27，Mo0.30～0.42，Nb0.015～0.035，其余为铁和不可避免的杂质。本钢种的发明在不含Ni、Cr合金，主要元素为C、Si、Mn、P、S、Mo、Cu、Nb元素，余量为Fe。本钢种经过冶炼、轧制、冷却后成材，不需要后续的热处理工艺，并使钢获得良好的力学、耐火、耐候和抗震性能。本产品为非调制钢，主要用于建筑、桥梁结构。文档编号C22C38/16GK101397627SQ200810158360公开日2009年4月1日申请日期2008年10月31日优先权日2008年10月31日发明者张思勋,杰董申请人:莱芜钢铁股份有限公司