專利名稱：一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法，主要用于高層建筑結(jié) 構(gòu)、無涂裝大型橋梁結(jié)構(gòu)制造用材。
背景技術(shù)：
眾所周知，低碳(高強度)低合金鋼是最重要工程結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于石油 天然氣管線、海洋平臺、船舶制造、橋梁結(jié)構(gòu)、鍋爐壓力容器、建筑結(jié)構(gòu)、汽車工業(yè)、鐵路運輸 及機械制造之中。低碳(高強度)低合金鋼性能取決于其化學(xué)成分、制造過程的工藝制度， 其中強度、韌性和焊接性是低碳(高強度)低合金鋼最重要的性能，它最終決定于成品鋼材 的顯微組織狀態(tài)。隨著科技不斷地向前發(fā)展，人們對鋼的強韌性、焊接性提出更高的要求，即在維持 較低制造成本的同時大幅度地提高鋼板的綜合機械性能和使用性能，以減少鋼材的用量而 節(jié)約成本，減輕鋼構(gòu)件自身重量、穩(wěn)定性和安全性。目前世界范圍內(nèi)掀起了發(fā)展新一代高性能鋼鐵材料的研究高潮，通過合金組合設(shè) 計、革新控軋/TMCP技術(shù)及熱處理工藝獲得更好的顯微組織匹配，從而使鋼板得到更優(yōu)良 強韌性、強塑性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、更優(yōu)良的焊接性及抗疲勞性能?，F(xiàn)有制造耐大氣腐蝕焊接結(jié)構(gòu)用厚鋼板時，一般要在鋼中添加一定量的P、附、 Cu、Cr等耐候性合金元素，目的是在鋼板表面形成一層致密的非晶保護膜，阻止空氣進入 鋼板內(nèi)部，達(dá)到耐大氣腐蝕作用，(參見“西山紀(jì)念技術(shù)講座” 159-160，P84 P85)；由此 帶來母材鋼板韌性和焊接性較差，尤其焊接接頭的熔合線與熱影響區(qū)沖擊韌性很差。為此 日本采用低C含量成分設(shè)計，添加微合金元素Ti、Nb，結(jié)合控制軋制工藝，使鋼板焊接性與 低溫韌性得到大幅度提高(《制鐵研究》，1982，Vol. 309, P98 ；《R&D神戶制鋼技報》，1988， Vol. 38，P97)；為開發(fā)寒冷地區(qū)使用的耐候鋼，日本采用低C-高Al-低N-微Ti處理成分 設(shè)計技術(shù)，結(jié)合控制軋制工藝成功生產(chǎn)出滿足-40°C低溫韌性耐候鋼板(《鐵i鋼》，1985， Vol. 71，S593)，但是這些鋼板的強度級別均為490MPa級，厚度一般也不超過50mm ；由于Cr 元素大幅度降低鐵素體/珠光體顯微組織鋼板的強度且降低屈服強度的幅度大于降低抗 拉強度的幅度(《西山紀(jì)念技術(shù)講座》86-87，Pll)，因此采用控制軋制或正火工藝生產(chǎn)屈 服強度彡420MPa、抗拉強度彡550MPa、屈強比彡0. 80、-40°C的Charpy橫向沖擊功(單個 值)> 47J、可大線能量焊接耐候結(jié)構(gòu)用厚鋼板(板厚> 40mm)時，鋼板的碳當(dāng)量Ceq[C+M n/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Cu+Ni) /15] 一般需要控制在0. 46 %以上，這將嚴(yán)重劣化鋼板母材低溫 韌性和焊接性；同時，還有如日本專利昭63-93845、昭63-79921、昭60-258410、特平開4-285119、 特平開 4-308035、平 3-264614、平 2-250917、平 4-143246、美國專利 US Patent4855106、US Patent5183198、USPatent4137104等專利文獻，只是說明如何實現(xiàn)母材鋼板的低溫韌性，對 于如何在焊接條件下，獲得優(yōu)良的熱影響區(qū)(HAZ)低溫韌性說明得較少，尤其采用大線能 量焊接時如何保證熱影響區(qū)(HAZ)的低溫韌性少之又少。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法，在低C-中 Mn-高Als-低N- (Cu+Ni+Cr)合金化-Nb微合金化-超微Ti處理的低合金耐候鋼成分體系 中獲得屈服強度彡420MPa、抗拉強度彡550MPa、屈強比彡0. 80、-40°C的Charpy橫向沖擊 功(單個值)彡47J、可大線能量焊接耐候結(jié)構(gòu)用厚鋼板(板厚彡40mm)。具有優(yōu)良焊接性的耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼是厚板產(chǎn)品中難度最大的品種之一，其原因 是該類鋼板不僅要求低C、低碳當(dāng)量Ceq、高強韌性、低屈強比、優(yōu)良耐候性及抗疲勞性能， 而且還要具有優(yōu)良的抗焊接再熱裂紋性能及可經(jīng)受大線能量焊接性能；這些性能要求很難 同時滿足。低C、低碳當(dāng)量Ceq、耐候性與高強韌性、低屈強比、焊接性之間在成分設(shè)計和工 藝設(shè)計上相互沖突，很難調(diào)和，即降低C含量、碳當(dāng)量Ceq的同時，很難實現(xiàn)厚鋼板的高強 韌性、低屈強比；在提高耐候性、強韌性的同時，很難實現(xiàn)鋼板優(yōu)良的焊接性和低屈強比； 如何平衡高強韌性、低屈強比、焊接性及耐候性是本產(chǎn)品最大的難點之一，也是關(guān)鍵核心技 術(shù)；因此在關(guān)鍵技術(shù)路線、成分和工藝設(shè)計上，綜合了影響鋼板高強韌性、低屈強比、焊接性 及耐候性的關(guān)鍵因素，創(chuàng)造性地采用了低C-中Mn-低N-微Nb合金化-超微Ti處理低合 金耐候鋼的成分體系作為基礎(chǔ)，適當(dāng)提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍，控制無因次M 當(dāng)量彡0. 35、Ceq彡0. 425%,Mn/C彡10，耐候性指數(shù)Dra ^ 6.0%, Ca處理且Ca/S比控制 在1. 0 3. 0之間及CaXStl 28 ( 1. OX 10_3，采用特殊的TMCP工藝，獲得優(yōu)良強韌性、強塑 性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、優(yōu)良焊接性及抗疲勞性能的耐侯鋼板，特別適宜于用做 無涂裝高層建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本穩(wěn)定批量工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明鋼板開 發(fā)實現(xiàn)了厚板產(chǎn)品在世界上首創(chuàng)的先例。本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明合金組合設(shè)計入手，創(chuàng)造性地采用了低C-中Mn-低N-微Nb合金化-超微 Ti處理低合金耐候鋼的成分體系作為基礎(chǔ)，適當(dāng)提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍，控 制無因次Ni當(dāng)量彡0. 35、Ceq彡0. 425%,Mn/C彡10，耐候性指數(shù)Dra彡6. 0%，Ca處理且 Ca/S比控制在1. 0 3. 0之間及CaXStl 28彡1. 0 X 10_3，采用特殊的TMCP工藝，獲得優(yōu)良強 韌性、強塑性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、優(yōu)良焊接性及抗疲勞性能的耐侯鋼板，特別適 宜于用做無涂裝高層建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本穩(wěn)定批量工業(yè)化生產(chǎn)。具體地，本發(fā)明的一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼法，其成分重量百分比為C :0· 060% 0. 090%Si ^ 0. 30%Mn :1· 00% 1. 40%P ^ 0. 015%S:彡 0.003%Als :0· 035% 0. 065%Cu :0· 25% 0. 40%Ni :0· 15% 0. 40%Cr :0· 40% 0. 70%Ti :0· 007% 0. 013%
Nb :0· 015% 0· 030%V :0· 030% 0· 060%N ^ 0. 0045%
Ca :0· 001% 0· 005%其余為鐵和不可避免的夾雜且上述元素含量必須同時滿足如下關(guān)系Mn/C彡10，以保證鋼板晶粒均勻細(xì)小且在_40°C下夏比沖擊試樣斷口纖維率至少 高于50% ；Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Cu+Ni) /15 彡 0· 425%，且 C 彡 0· 09%，確保鋼板具 有優(yōu)良的焊接性；無因次Ni當(dāng)量彡0. 40，降低-40°C鐵素體位錯1/2<111>(110)運動的P-N力，以 確保-40°C下鐵素體1/2<111>(110)位錯具有較高的可動性，改善鋼板的低溫韌性，根據(jù)試 驗研究并結(jié)合第一原理分析得出無因次Ni當(dāng)量=Ni+[Cu-2. 112Cu2] + [Cr-l. 834Cr2] + [l. 574Μη-Μη2]-1· 017Si ；耐候性指數(shù)Dnh = 26. OlCu+3. 88Ν +1. 2Cr+l. 49Si+17. 28P-7. 29CuXNi_9. IONiX P-33. 39Cu2彡6. 0%，保證鋼板具有優(yōu)良的耐候性；Ti/N在2. 0 4. 0之間，保證形成的TiN粒子均勻細(xì)小，抗奧斯瓦爾德熟化能力 強；Als彡10 [Ntotal-O. 292Τ ]，消除焊接熱影響區(qū)HAZ中的固溶[N]，以確保鋼板可承 受較大線能量焊接，HAZ低溫韌性優(yōu)良；Ni/Cu = 0. 50 1. 0，防止Cu脆發(fā)生，改善澆鑄、熱軋及焊接過程熱裂紋敏感性；Ca/S在1. 0 3. 0之間且CaX S°_28 ^ 1. 0X 10_3，確保硫化球化且夾雜物對低溫韌 性和焊接性影響降低到最小；其余為鐵和不可避免的夾雜。根據(jù)本發(fā)明鋼板組織是均勻細(xì)小且包含亞晶的鐵素體+彌散分布的貝氏體，實現(xiàn) 鋼板的強韌性、強塑性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、優(yōu)良焊接性及抗疲勞性能。眾所周知，碳對鋼板低溫沖擊韌性、焊接性影響很大，從改善鋼板的低溫沖擊韌性 及焊接性角度，希望鋼中C含量比較低為宜；但從鋼板的強度，更重要的從TMCP過程顯微組 織控制、降低屈強比的角度，C含量不宜過低，過低C含量不僅導(dǎo)致奧氏體晶界遷移率高，這 給TMCP過程均勻細(xì)化組織帶來較大問題，易形成混晶組織，而且造成屈強比升高；同時過 低C含量還造成晶界結(jié)合力降低，導(dǎo)致鋼板低溫沖擊韌性低下、焊接熱影響區(qū)低溫沖擊韌 性劣化；C含量高于0. 09%時，不僅鋼水凝固進入包晶反應(yīng)區(qū)、導(dǎo)致板坯內(nèi)部偏析、表面裂 紋形成的幾率增加，更重要的是劣化鋼板的焊接性和抗疲勞性能；綜合以上的因素，C的含 量控制在0. 06%~ 0. 09%之間。Si促進鋼水脫氧并能夠提高鋼板強度，但是采用Al脫氧的鋼水，Si的脫氧作用不 大，Si雖然能夠提高鋼板的強度，但是Si嚴(yán)重?fù)p害鋼板的低溫韌性和焊接性，尤其在大線 能量焊接條件下，Si不僅促進M-A島形成，而且形成的M-A島尺寸大、分布不均勻，嚴(yán)重?fù)p 害焊接熱影響區(qū)(HAZ)的低溫韌性和抗疲勞性能，因此鋼中的Si含量應(yīng)盡可能控制得低， 考慮到煉鋼過程的經(jīng)濟性和可操作性，Si含量控制在< 0. 30%。
Mn作為合金元素在鋼板中除提高強度和改善韌性外，還具有擴大奧氏體相區(qū)，降 低ACl、Ac3、Ar1, Ar3點溫度，細(xì)化鐵素體晶粒之作用；加入過多Mn會增加鋼板內(nèi)部偏析程 度，降低鋼板力學(xué)性能的均勻性和低溫韌性；并且提高鋼板的淬硬性，影響鋼板大線能量焊 接性。而小線能量焊接時，焊接熱影響區(qū)易形成脆硬組織如馬氏體、上貝氏體；此外，Mn含 量過高將導(dǎo)致鋼板屈強比升高；綜合考慮上述因素，Mn含量控制在1. 00% 1. 40%之間。P雖然具有改善鋼板耐候性之作用，但P對鋼板的低溫沖擊韌性、焊接性具有巨大 的損害作用；對于焊接結(jié)構(gòu)用耐候厚鋼板，一般均采用Cu、Cr、Ni來改善鋼板耐候性；因此 鋼中P含量希望越低越好，但考慮到煉鋼條件、煉鋼成本、煉鋼廠內(nèi)物流順暢，要求P含量控 制在彡0. 015%。
S作為鋼中有害夾雜對鋼板的低溫韌性(尤其橫向低溫韌性)、耐候性損害作用很 大，更重要的是S在鋼中與Mn結(jié)合，形成MnS夾雜物，在熱軋過程中，MnS的可塑性使MnS沿 軋向延伸，形成沿軋向MnS夾雜物帶，嚴(yán)重?fù)p害鋼板的橫向低溫沖擊韌性、Z向性能和焊接 性，同時S還是熱軋過程中產(chǎn)生熱脆性的主要元素；希望越低越好，但考慮到煉鋼條件、煉 鋼成本、煉鋼廠內(nèi)物流順暢原則，要求S含量控制在< 0. 003%。對于耐候鋼而言，添加一定數(shù)量的Cu是必不可少的；此外，Cu作為奧氏體穩(wěn)定化 元素可以同時提高鋼板強度且對鋼板低溫韌性影響較?。坏尤脒^多的Cu(彡0. 50% ) 時，在熱軋和正火處理過程中，將發(fā)生細(xì)小彌散的ε-Cu沉淀(Cu在鐵素體中固溶度 約0. 45 %左右)，損害鋼板的低溫韌性，同時還可能造成銅脆；但如果加入Cu含量過少 (<0. 25% )，達(dá)不到無涂裝耐候性要求，因此Cu含量控制在0. 25% 0. 50%之間。對于耐候鋼而言，添加一定數(shù)量的Cr是必不可少的，加入一定數(shù)量的 Cr(^0. 70% )可以在不損害鋼板的低溫韌性及焊接性的條件下，提高鋼板的耐候性；但如 果加入Cr含量過少(< 0. 40% )，Cr對鋼板耐候性貢獻較小，達(dá)不到無涂裝耐候性要求； 加入過多(> 0. 70% )，損害鋼板的焊接性；因此Cr含量控制在0. 40% 0. 70%之間。向鋼中添加一定數(shù)量的Ni，也可以改善鋼板的無涂裝耐候性；更重要的是鋼中 加M可以防止銅脆發(fā)生，降低澆鑄、熱軋及焊接過程的熱裂紋敏感性；此外，Ni是鋼板獲 得優(yōu)良低溫韌性不可缺少的合金元素；因此從理論上講，鋼中M含量在一定范圍內(nèi)越高 越好，但是Ni是一種很貴的合金元素，從低成本批量生產(chǎn)角度，適宜的加入量為0. 15 % 0. 40%。N的控制范圍與Ti的控制范圍相對應(yīng)，對于改善鋼板焊接性能，Ti/N在2. 0 4. 0 之間最佳。N含量過低，生成TiN粒子數(shù)量少、尺寸大，不能起到改善鋼的焊接性的作用，反 而對焊接性有害；但是N含量過高時，鋼中自由[N]增加，尤其大線能量焊接條件下熱影響 區(qū)(HAZ)自由[N]含量急劇增加，嚴(yán)重?fù)p害HAZ低溫韌性，惡化鋼的焊接性。因此N含量控 制在< 0. 0045% ο鋼中加入微量的Ti目的是與鋼中N結(jié)合，生成穩(wěn)定性很高的TiN粒子，抑制焊接 HAZ區(qū)奧氏體晶粒長大和改變二次相變產(chǎn)物，改善大線能量焊接HAZ的低溫韌性。鋼中添加 的Ti含量要與鋼中的N含量匹配，匹配的原則是TiN不能在液態(tài)鋼水中析出而必須在固相 中析出；因此TiN的析出溫度必須確保低于1400°C，根據(jù)log[Ti] [N] = -16192/T+4. 72可 以確定Ti的加入量。當(dāng)加入Ti含量過少(< 0.007%)，形成TiN粒子數(shù)量不足，不足以 抑制HAZ的奧氏體晶粒長大和改變二次相變產(chǎn)物而改善大線能量焊接HAZ的低溫韌性；力口入Ti含量過多(>0.013%)時，TiN析出溫度超過1400°C，部分TiN顆粒在鋼液凝固過 程中析出大尺寸的TiN粒子，這種大尺寸TiN粒子不但不能抑制HAZ的奧氏體晶粒長大，反 而成為裂紋萌生的起始點；因此Ti含量的控制范圍為0. 007% 0. 013%。鋼板中的Als能夠固定鋼中的自由[N]，降低焊接熱影響區(qū)(HAZ)自由[N]，促進 鐵素體在焊接冷卻循環(huán)中析出(先期析出的AlN可作為鐵素體的形核位置，細(xì)化HAZ的顯 微組織)，改善大線能量焊接HAZ的低溫沖擊韌性作用；但鋼中加入過量的Als不但會在鋼 中形成大量彌散的針狀A(yù)l2O3夾雜物，損害鋼板低溫沖擊韌性和焊接性，根據(jù)鋼板成分體系 分析，最佳Als含量控制在0. 035% 0. 065%之間。
鋼中添加微量的Nb元素目的是進行未再結(jié)晶控制軋制、提高TMCP鋼板強度，當(dāng)Nb 添加量低于0. 015%時，除不能有效發(fā)揮的未再結(jié)晶區(qū)、兩相區(qū)控軋作用之外，對TMCP鋼板 強化能力也不足；當(dāng)Nb添加量超過0. 030%時，大線能量焊接條件下誘發(fā)上貝氏體(Bu)形 成和Nb(C，N) 二次析出脆化作用，嚴(yán)重?fù)p害大線能量焊接熱影響區(qū)(HAZ)的低溫韌性，因此 Nb含量控制在0. 015% 0. 030%之間，獲得最佳的控軋效果、實現(xiàn)TMCP鋼板強韌化的同 時，又不損害大線能量焊接HAZ的韌性。V含量在0.030% 0.060%之間，并隨著鋼板厚度的增加，V含量可適當(dāng)取上限 值。添加V目的是通過V (C，N)在鐵素體/貝氏體中析出，提高鋼板的強度；V添加過少，低 于0. 030%，析出的V(C，N)太少，不能有效提高鋼板的強度；V添加量過多，高于0. 060%, 損害鋼板低溫韌性、延伸率、焊接性。對鋼進行Ca處理，一方面可以純凈鋼液，另一方面對鋼中硫化物進行變性處理， 使之變成不可變形的、穩(wěn)定細(xì)小的球狀硫化物，抑制S的熱脆性、提高鋼板沖擊韌性和Z向 性能、改善鋼板沖擊韌性的各向異性。Ca加入量的多少，取決于鋼中S含量的高低，Ca加入 量過低，處理效果不大；Ca加入量過高，形成Ca(0，S)尺寸過大，脆性也增大，可成為斷裂裂 紋起始點，降低鋼的低溫韌性，同時還降低鋼質(zhì)純凈度、污染鋼液。一般控制Ca含量按ACR =Ca[1-1. 24X01/1. 25XS，其中ACR為硫化物夾雜形狀控制指數(shù)，取值范圍1. 0 3. 0之 間為宜，因此Ca含量的控制范圍為0. 001% 0. 005%。本發(fā)明的高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其包括如下步驟，1)冶煉，連鑄按上述成分冶煉，連鑄工藝，并采用輕壓下技術(shù)，連鑄輕壓下率控制在2 % 5 % 之間，中間包澆注溫度在1535°C 1555°C之間，拉坯速度0. 8m/min 1. 2m/min。2)板坯加熱，加溫度1030°C 1130°C，板坯出爐后采用高壓水除鱗；3)軋制，第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進行連續(xù)軋制，確保形變金屬發(fā)生 動態(tài)/靜態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段采用奧氏體單相區(qū)控制軋制，控軋開軋溫度820°C 士 15°C，軋制道次壓 下率彡8%，累計壓下率彡30%，終軋溫度800°C 士 15°C。第三階段采用奧氏體/鐵素體兩相區(qū)控制軋制，控軋開軋溫度720V 士 15°C，軋制 道次壓下率彡7%，累計壓下率彡25%，終軋溫度700°C 士 15°C ；4)控軋結(jié)束后，隨即對鋼板進行加速冷卻；鋼板開冷溫度690°C 士 15°C，冷卻速度 彡50C /s，停冷溫度為500°C 士30°C，隨后鋼板自然空冷至室溫。
基于Mn/C比彡10、Ceq彡0. 425%，且C彡0. 09%，無因次Ni當(dāng)量彡0. 40，采用 上述特殊的TMCP工藝，在保證成品鋼板具有高強度、高低溫韌性的同時，可以確保鋼板屈 強比彡0. 8。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用合金元素組合設(shè)計與相結(jié)合，最大限度地提高了合金元素Cu、Ni、Cr 改善耐侯性 及綜合力學(xué)性能(尤其抗拉強度與低溫韌性)的潛能，降低了噸鋼貴重合金元 素Cu、Ni、Cr的用量；且用特殊TMCP工藝代替熱處理工藝，減少了制造工序，縮短制造周期； 鋼板獲得了優(yōu)良強韌性和強塑性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、優(yōu)良焊接性及抗疲勞性 能，特別適宜于用做無涂裝高層建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本穩(wěn)定批量工業(yè)化 生產(chǎn)；本發(fā)明不僅降低貴重資源消耗，降低制造成本，縮短了制造周期，也降低了生產(chǎn)組織 難度(Cu、Ni元素含量較高的鋼板，連鑄坯表面質(zhì)量較差，一般均需要下線進行表面清理， 有時還需要進行表面著色滲透檢查即所謂PT檢查)，同時還消除了大量含Cu、M的廢鋼回 收的困難，實現(xiàn)制造過程的綠色環(huán)保。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1制造工藝如下TDS鐵水深度脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF — RH(喂Si-Ca絲)一連鑄(采用輕壓下工 藝)一板坯下線精整一板坯定尺火切一加熱一TMCP—鋼板緩冷一AUT/MUT(自動/手動探 傷檢測)一鋼板切邊、切頭尾一取樣與性能驗測一切定尺鋼板一表面質(zhì)量和外觀尺寸、標(biāo) 識及檢測一出廠。實施例化學(xué)成分參見表1，制造工藝參見表2、表3，鋼板性能參見表4。

接性及抗疲勞性能，因而提高構(gòu)件安全可靠性、節(jié)約了用戶構(gòu)件制造的成本、縮短了用戶構(gòu) 件制造的時間、大大降低了用戶維護使用成本、延長了構(gòu)件服役周期，為用戶創(chuàng)造了巨大的 價值，因而此類鋼板是高附加值、綠色環(huán)保性的產(chǎn)品；由于本發(fā)明鋼板生產(chǎn)過程中不需要添 加任何設(shè)備，制造工藝簡潔、生產(chǎn)過程控制容易，因此制造成本低廉，具有很高性價比和市 場競爭力；且技術(shù)適應(yīng)性強，可以向所有具有熱處理設(shè)備的中厚板生產(chǎn)廠家推廣，具有很強 的商業(yè)推廣性，具有較高的技術(shù)貿(mào)易價值。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程量越來越大，綠色環(huán)保性材料作為國 家重點推廣 項目越來越受到重視，環(huán)保硬性約束指標(biāo)將逐漸擴展到基礎(chǔ)設(shè)施工程項目，作 為綠色環(huán)保型高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用高強鋼板具有廣闊的市場前景。本發(fā)明已低成本穩(wěn)定批量地生產(chǎn)出綜合性能優(yōu)良的耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼板，鋼種綜 合性能優(yōu)良，尤其焊接性、抗疲勞性能，很好地解決了高強度、高韌性、耐候性與低屈強比、 優(yōu)良焊接性之間的矛盾，該鋼種為國際首創(chuàng)；目前該鋼種已經(jīng)成功用于制作廣州新電視塔 桅桿(桅桿高度為550mm 650mm)。
權(quán)利要求
一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼，其成分重量百分比為C0.060％～0.090％Si≤0.30％Mn1.00％～1.40％P≤0.015％S≤0.003％Als0.035％～0.065％Cu0.25％～0.40％Ni0.15％～0.40％Cr0.40％～0.70％Ti0.007％～0.013％Nb0.015％～0.030％V0.030％～0.060％N≤0.0045％Ca0.001％～0.005％其余為鐵和不可避免的夾雜；且上述元素含量必須同時滿足如下關(guān)系Mn/C≥10；Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.425％，且C≤0.09％；無因次Ni當(dāng)量≥0.40，無因次Ni當(dāng)量＝Ni+[Cu-2.112Cu2]+[Cr-1.834Cr2]+[1.574Mn-Mn2]-1.017Si；耐候性指數(shù)DNH＝26.01Cu+3.88Ni+1.2Cr+1.49Si+17.28P-7.29Cu×Ni-9.10Ni×P-33.39Cu2≥6.0％；Ti/N在2.0～4.0之間；Als≥10[Ntotal-0.292Ti]；Ni/Cu＝0.50～1.0；Ca/S在1.0～3.0之間，且Ca×S0.28≤1.0×10-3；
2.如權(quán)利要求1所述的一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其包括如下步驟，1)冶煉，連鑄按上述成分冶煉，連鑄工藝，并采用輕壓下技術(shù)，連鑄輕壓下率控制在2% 5%之間， 中間包澆注溫度在1535°C 1555°C之間，拉坯速度0. 8m/min 1. 2m/min ；2)板坯加熱，加溫度1030°C 1130°C，板坯出爐后采用高壓水除鱗；3)軋制，第一階段為普通軋制，采用大軋制道次壓下率進行連續(xù)軋制，確保形變金屬發(fā)生動態(tài)/ 靜態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化奧氏體晶粒；第二階段采用奧氏體單相區(qū)控制軋制，控軋開軋溫度820°C 士 15°C，軋制道次壓下率 彡8%，累計壓下率彡30%，終軋溫度800°C 士 15°C ；第三階段采用奧氏體/鐵素體兩相區(qū)控制軋制，控軋開軋溫度720°C 士 15°C，軋制道次 壓下率彡7%，累計壓下率彡25%，終軋溫度700°C 士 15°C ；4)控軋結(jié)束后，隨即對鋼板進行加速冷卻；鋼板開冷溫度690°C 士 15°C，冷卻速度 彡5°C /s，停冷溫度為500°C 士30°C，隨后鋼板自然空冷至室溫。
全文摘要
一種高性能耐候建筑結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法，采用低C-中Mn-低N-微Nb合金化-超微Ti處理低合金耐候鋼的成分體系作為基礎(chǔ)，適當(dāng)提高鋼中酸溶Als含量并控制其范圍，控制無因次Ni當(dāng)量≥0.35、Ceq≤0.425％、Mn/C≥10，耐候性指數(shù)DNH≥6.0％，Ca處理且Ca/S比控制在1.0～3.0之間及Ca×S0.28≤1.0×10-3，采用TMCP工藝，獲得優(yōu)良強韌性、強塑性匹配、低屈強比、耐大氣腐蝕性、優(yōu)良焊接性及抗疲勞性能的耐候鋼板，特別適宜于用做無涂裝高層建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本穩(wěn)定批量工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C21D8/02GK101845602SQ200910048288
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者劉自成, 施青 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司