一种屈服强度550MPa级抗震结构钢及其生产方法与流程

本发明涉及高强度低合金控轧控冷钢，主要用于抗震结构钢板、钢卷和型钢的生产，具体涉及一种屈服强度550MPa级抗震结构钢及其生产方法。
背景技术：
：抗震设计主要是通过合理分配受力来减少地震对建筑结构的损害。传统抗震方法是通过柱梁等结构件和承重构件的变形来吸收地震能抗震，这样会导致结构构件出现损伤甚至倒塌。与该传统抗震方法不同，近年来耗能抗震成为抗震新技术得到发展。低屈服点钢是耗能抗震设计中耗能阻尼部件的制作材料。该耗能阻尼抗震部件先于其它结构件发生屈服，进入弹塑性和塑性状态，集中地吸收和耗散地震能量，衰减结构的振动反应，从而保护主体结构和建筑的安全。虽然该技术进展显著，但还有许多问题有待研究和解决。如：(1)软钢阻尼器在较强地震下，而且需安装足够数量才会起作用。(2)软钢阻尼器在工作时变形累积，使钢材硬化严重和局部屈曲，导致结构的地震反应与设计严重不符。近年来，相变诱导塑性钢TRIP获得了长足发展，但是直到目前，仍主要应用于汽车行业。作为汽车用钢，TRIP钢主要用作防碰撞件使用，在汽车发生碰撞时通过塑性变形强化来大量吸收碰撞所产生的能量以保护驾乘人员。以TRIP钢的思路开发的抗震结构钢可以替代通常所使用的Q235、Q345、Q460等碳素和低合金结构钢用作柱梁等结构件和承重构件，和低屈服强度和极低屈服强度钢协同吸收地震能量以发挥抗震功能。技术实现要素：针对以上现有技术问题，本发明的目的在于提供一种屈服强度550MPa级抗震结构钢及其生产方法，参考相变诱导塑性TRIP钢的原理，提供了新的选择用于抗震结构钢的设计和生产。该抗震结构钢最主要的特色是其拉伸变形曲线为圆穹顶形，无明显屈服平台，呈连续屈服特征，具有很强的变形和吸收地震碰撞能量的能力。作为GB700和GB1591所属传统钢材的替代，与低屈服软钢阻尼器耗能抗震结构体系协同，用于承重结构件生产，可以更加有效地减震。具体技术方案如下：一种屈服强度550MPa级抗震结构钢，按照重量百分比含有：碳0.12～0.22％，硅：0.20～0.60％，锰：1.00～1.60％，铝：0.05～0.15％，铬0.20～0.60％，余量为铁和杂质。进一步地，还含有铜0.20～0.40％。进一步地，按照重量百分比含有：碳0.12％，硅：0.32％，锰：1.37％，铝：0.073％，铬0.34％，余量为铁和杂质。上述屈服强度550MPa级抗震结构钢的生产方法，包括如下步骤：(1)按照组分以及配比准备；(2)冶炼；(3)铸造；(4)再加热；(5)粗轧和精轧；(6)层流冷却。进一步地，包括如下步骤：步骤(5)中在奥氏体再结晶区和未再结晶区多道次控制轧制，包括：(5-1)1180～1250℃下加热；(5-2)950～1050℃完成初轧；(5-3)920℃～820℃完成精轧；(5-4)600℃～450℃完成快速冷却。进一步地，步骤(5)中进入两机架试验轧机完成粗轧和精轧。进一步地，步骤(6)冷却后获得厚度规格9.0mm抗震结构钢带。进一步地，步骤(6)中冷却速度大于15℃/S。与目前现有技术相比，本发明热机械轧制(TMCP)是以再结晶、相变等冶金工艺为基础，在规定的变形和温度条件下完成固溶强化、沉淀强化、位错强化和晶粒细化等硬化处理，从而使轧制状态钢板性能达到最佳化。为节约资源，减少合金元素的加入量，获得强度和韧性的合理匹配，充分发挥七机架热连轧机组的轧制和冷却能力，抗震钢采用控制轧制和加速冷却的方式生产，它通过高温奥氏体区形变再结晶、低温奥氏体未再结晶区的变形以及轧后的加速冷却来获得最佳效果。具体来说：1)本发明的抗震钢具有高强度、突出的塑性变形能力，拉伸曲线呈圆穹顶形，具有连续屈服。2)本发明的抗震钢显微组织均匀，无明显择优取向。3)本发明的抗震钢的综合性能：ReL：550～600MPa，Rm：650～700MPa，Rt0.5/Rm≤0.85，均匀变形伸长率UEL≥6％。附图说明图1为第一种金相组织；图2为第二种金相组织；图3为拉伸曲线图。具体实施方式下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。在一个优选实施例中，在TMCP工艺制度下，通过合理的成分设计，控制轧制和控制冷却得到细小的贝氏体或者‘贝氏体+体素体’为主的复相组织，使其具有高强度的同时还具有突出的塑性变形能力，主要用于抗震结构件的制造。本专利设计抗震结构钢的主要思路是：第一，采用价格相对便宜，广泛使用的合金元素，便于大规模低成本地生产和使用，除C、Mn外，主要元素使用Cr和Al，不包括或不有意添加Nb、V、Ti、Mo、Ni等元素；第二，设计轧制、冷却工艺，偏重相变组织强化方法，获得以贝氏体或‘贝氏体+铁素体’为主的显微组织，同时提高强度和塑性；第三，通过冶炼合理降低S和P的含量，减少硫化锰夹杂来提高韧性性能。抗震钢的化学成分为：碳0.12～0.22％；硅：0.20～0.60％；锰：1.00～1.60％；铝：0.05～0.15％；铬0.20～0.60％；可以选择加入铜：0.20～0.40％；铁和微量杂质：余量。抗震钢的控轧控冷工艺制度为：1.轧制道次分配：在奥氏体再结晶区和未再结晶区多道次控制轧制，(1180～1250℃)加热－950～1050℃完成初轧－(920℃～820℃)完成精轧－(600℃～450℃)完成快速冷却。2.冷却方式：冷却速度大于15℃/S。在另一个优选实施例中，根据本发明抗震钢的化学成分范围，经冶炼，铸造，再加热后，进入两机架试验轧机完成粗轧和精轧。轧后经层流冷却，获得厚度规格9.0mm抗震结构钢带。抗震钢化学成分见表1，TMCP工艺制度见表2，机械性能见表3，显微组织见图1和图2，拉伸曲线见图3。表1.实施例抗震结构钢SM555的化学成分(％)牌号CSiMnPSAlsCrSM5550.120.321.370.0100.0020.0730.34表2.TMCP工艺制度钢号加热温度/℃粗轧终了温度/℃精轧入口温度/℃终轧温度/℃卷曲温度/℃冷速/℃/sSM55512001020100083050015-30表3抗震结构钢SM555力学性能检验结果上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3