專利名稱：100MPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種IOOMPa級別高性能抗震隔震建筑結(jié)構(gòu)低屈服點(diǎn)軟鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)概念，已經(jīng)從鋼結(jié)構(gòu)的整體抗震轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒛承?gòu)件設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)的減震裝置，使其在大震時(shí)首先屈服耗能，其余鋼結(jié)構(gòu)則處于彈性狀態(tài)。為了解決鋼結(jié)構(gòu)房屋的地震后變形的修復(fù)問題，國內(nèi)外開始越來越多地開發(fā)和利用抗震隔震建筑結(jié)構(gòu)低屈服點(diǎn)軟鋼減震器作為減震裝置。目前只有日本公開了有關(guān)IOOMPa級別低屈服點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)用鋼技術(shù)，如公開號為JP10324918A，名為“低屈服點(diǎn)構(gòu)造用鋼板的制造方法”的日本專利公開了ー種屈服點(diǎn)小于IOOMPa鋼板的制造方法。它是ー種低C、Mn、Al、Ti、Nb、B合金體系，鋼中沒有添加其它合 金等元素。經(jīng)過熱軋或熱處理的方法可以使鋼的屈服強(qiáng)度控制在80 180N/mm2范圍內(nèi)，延伸率大于40%。但由于屈服強(qiáng)度變化范圍較大，不利于軟鋼減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造，而且從其實(shí)施例可見其終軋溫度較低，在700 850°C之間，較低的終軋溫度對軋機(jī)的能力要求較高，影響生產(chǎn)節(jié)奏和生產(chǎn)效率。熱軋后采用800 900°C退火到500°C空冷的粗化處理以提高性能，退火和粗化處理增加了生產(chǎn)成本降低了生產(chǎn)效率，并且エ藝復(fù)雜。同時(shí)采用Nb、B等合金元素不利于成本的控制，B的加入也可能引起沖擊韌性的惡化。從以上專利和本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r不難看出，目前低屈服點(diǎn)軟鋼減震器用鋼板的生產(chǎn)主要存在以下問題I)大部分需要配合正火、退火或高溫回火，生產(chǎn)成本較高；2)低溫韌性要求基本為0°C，難以滿足北方低溫地區(qū)冬季對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工
需要;3)屈服強(qiáng)度變化范圍較大，在IOOMPa范圍內(nèi)，不利于軟鋼減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造;4)采用Nb、B等合金元素不利于成本的控制，B的加入也可能引起沖擊韌性的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種成本低、低溫韌性好、屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍小的低屈服點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法。本發(fā)明IOOMPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼的化學(xué)成分重量百分比為C0.001% O. 0045%, Si ^ O. 05%, Mn O. 009% O. 048%、Ti O. 011% O. 045%、Als O. 004% O. 070%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述鋼中的雜質(zhì)元素控制在P彡O. 015%，S彡O. 005%，[N] ^ O. 0030%,く O. 0020% O
本發(fā)明IOOMPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼的化學(xué)成分以低C、低Ti含量以及合金元素設(shè)計(jì)簡單為基本特征。為了保證鋼的強(qiáng)度需要0.001%以上的C含量，同時(shí)為了保證鋼的焊接性能和低溫韌性，C的含量不宣超過O. 0045% ;為了保證鋼種更高的延伸性能，將Si的含量控制在小于O. 05% ；Mn的主要作用是固溶強(qiáng)化和脫氧，過多時(shí)會(huì)使強(qiáng)度過高；Ti、Al主要作用是抑制加熱時(shí)晶粒長大，同時(shí)起固溶和析出強(qiáng)化的作用，Ti、Al配合脫氧可以減少強(qiáng)度的增加過多，增強(qiáng)Ti脫氧產(chǎn)物的有益作用。本發(fā)明低屈服點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)用鋼的生產(chǎn)エ藝流程為冶煉-連鑄-鋼坯加熱-兩階段控制軋制_空冷_ (正火)。本發(fā)明冶煉エ藝特征進(jìn)行鐵水預(yù)處理，采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，進(jìn)行精煉處理，并進(jìn)行微合金化，控制鋼中雜質(zhì)含量在上述成分范圍內(nèi)；根據(jù)鋼水中氧含量，控制ALs含量在O. 004% O. 070%，加Ti微合金化；連鑄采用電磁攪拌以減少元素偏析。本發(fā)明軋制エ藝特征軋制過程采用再結(jié)晶控軋エ藝。鋼坯加熱溫度1100 1280°C，加熱時(shí)間控制在60 110s/mm ;采用兩階段控軋，目的在于控制終軋溫度，控制組織晶粒度，粗軋終軋溫度控制在950 1080°C;第二階段精軋開軋溫度為900 1050°C，終軋溫度為820 960°C ;第二階段再結(jié)晶區(qū)軋制積累變形量大于45% ;軋后鋼板自然冷卻。為能獲得更佳效果，本發(fā)明可進(jìn)ー步對所述冷卻后的鋼板進(jìn)行760 920°C均勻化熱處理。在熱處理過程中，調(diào)整鋼的強(qiáng)度，同時(shí)改善鋼的韌性和塑性。采用本發(fā)明生產(chǎn)的低屈服點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板具有以下有益效果①屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍較小，為80 120MPa ；②-20°C縱向低溫韌性大于80J，可以滿足寒冷地區(qū)建筑行業(yè)減震設(shè)計(jì)和施工的需求；③生產(chǎn)エ藝簡単，熱軋態(tài)空冷或配合正火即可獲得良好的板型和性能；④化學(xué)成分簡單，除基本元素外，只少量添加Ti，成本較低。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。本發(fā)明實(shí)施例鋼種的化學(xué)成分見表1，本發(fā)明實(shí)施例鋼的生產(chǎn)エ藝見表2，本發(fā)明實(shí)施例鋼的性能檢驗(yàn)結(jié)果見表3。表I、本發(fā)明實(shí)施例鋼種的化學(xué)成分(wt% )
權(quán)利要求
1.ー種IOOMPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼，其特征在于鋼的化學(xué)成分重量百分比為CO.001% O. 0045%、Si 彡 O. 05%、Mn O. 009% O. 048%、Ti O. 011 % O. 045%、AlsO.004% O. 070%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IOOMPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼，其特征在于所述雜質(zhì)中P 彡 O. 015%, S 彡 O. 005%, [N] く O. 0030%, [O] く O. 0020%。
3.—種權(quán)利要求I或2所述IOOMPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼的制造方法，包括冶煉、連鑄、鋼坯加熱和兩階段控制軋制，其特征在于鋼坯加熱溫度為1100 1280°C，加熱時(shí)間為60 llOs/mm ;第一階段粗軋終軋溫度控制在950 1080°C ;第二階段精軋開軋溫度為900 1050°C，終軋溫度為820 960°C，積累變形量大于45% ;軋后鋼板自然冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IOOMPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼的制造方法，其特征在于所述鋼板冷卻后進(jìn)行760 920°C的均勻化熱處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種100MPa高性能建筑結(jié)構(gòu)用軟鋼及其制造方法，鋼的化學(xué)成分C 0.001％～0.0045％、Si≤0.05％、Mn 0.009％～0.048％、Ti0.011％～0.045％、Als 0.004％～0.070％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其制造方法包括冶煉、連鑄、鋼坯加熱和兩階段控制軋制，其特點(diǎn)是鋼坯加熱溫度1100～1280℃，加熱時(shí)間60～110s/mm；粗軋終軋溫度為950～1080℃；精軋開軋溫度900～1050℃，終軋溫度820～960℃，積累變形量大于45％；軋后鋼板自然冷卻。本發(fā)明鋼的化學(xué)成分簡單，成本低；鋼板的屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍在80～120MPa，-20℃縱向低溫韌性大于80J。
文檔編號C21D8/02GK102828113SQ20111016010
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者劉明, 侯華興, 蘇萬濤, 袁浩, 張濤, 楊穎 , 張哲 申請人:鞍鋼股份有限公司