一种屈服强度390MPa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板及其制备方法与流程

一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板及其制备方法
技术领域
1.本发明属于耐火钢领域，具体涉及一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板及其制备方法。


背景技术：

2.钢结构建筑具有巨大的潜力和广泛的发展前景。它虽然具有很多优点，但存在防火性能差的缺陷。普通建筑用钢温度达到400℃时，屈服强度将降至室温强度的一半，温度达到600℃时，基本丧失强度，这就引起了人们对高层钢结构建筑防火安全性的高度重视。因此在建设大型的钢结构建筑时，行业规范和标准要求在钢结构表面涂覆一层防火涂层来增强抵抗火灾的能力，但是喷涂耐火材料使建筑物成本成倍增加，且延长工期，减少室内有效使用面积，喷涂作业的飞溅还污染环境。耐火钢的使用可以极大的降低耐火涂料的使用，并且耐火钢可以循环再利用。因此开发具有耐火性能的建筑用钢材成为许多钢铁公司的目标。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明一个方面提供一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板，其化学成分按质量百分比计为：c：0.04-0.07％、si：0.25-0.35％、mn：0.90-1.20％、p≤0.020％、s≤0.010％、mo：0.15-0.20％、ti：0.015-0.035％、cr：0.25-0.40％、v：0.020-0.025％、nb：0.04-0.07％，余量为fe和不可避免的杂质。
4.在一些实施方式中，所述屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的化学成分按质量百分比计为：c：0.043-0.068％、si：0.26-0.33％、mn：0.92-1.14％、p≤0.012％、s≤0.005％、mo：0.15-0.20％、ti：0.015-0.034％、cr：0.25-0.38％、v：0.020-0.025％、nb：0.04-0.07％，余量为fe和不可避免的杂质。
5.在一些实施方式中，所述屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的力学性能满足：常温屈服强度≥402mpa，常温抗拉强度≥568mpa，延伸率a≥25％，-20℃低温冲击≥211j，屈强比≤0.71，高温拉伸屈服强度≥292mpa。
6.本发明的另一方面提供一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的制备方法，其包括以下工艺：冶炼—连铸—轧制与冷却；其中：
7.在所述冶炼工艺中，使用经过脱硫预处理的铁水，经过lf炉精炼加热和合金化，以确保钢水的成分和温度满足后续工艺的需要；真空处理达到20min以上；钢水经真空处理后进行软吹；
8.在所述连铸工艺中，连铸的全过程采用保护浇注法，同时采用轻压下措施并使用铸坯电磁搅拌手段控制铸坯质量，铸坯的中心偏析应不大于b和c系列2.0级别、不允许出现a系偏析，铸坯的中心疏松应不大于2级；
9.在所述轧制与冷却工艺中，钢板板坯的出炉温度为1180-1220℃，采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，粗轧的终轧温度为980℃-1050℃，单道次压下率≥10％，累积压下率≥60％；精轧的开轧温度≤950℃，精轧的终轧温度控制在820-860℃，单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％；轧后驰豫20-30秒，然后采用加速冷却将钢板冷却到570℃-640℃。
10.基于以上技术方案，本发明采用合理的cr、mo、nb、v、ti微合金化成分设计，并采用轧后驰豫工艺，获得了高安全性的390mpa级低屈强比耐火高低温韧性钢产品，其可以提高钢结构建筑的抗火灾性能，提高建筑钢材储备强度，从而提升钢结构建筑的安全性，同时减少或免除耐火涂料的使用，推动钢结构建筑的发展。同时该低屈强比耐火高低温韧性钢产品的生产成本低，提升社会资源的循环利用的同时还可以节约社会资源。
附图说明
11.图1为实施例1制备的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的金相组织照片；
12.图2为实施例2制备的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的金相组织照片；
13.图3为实施例3制备的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的金相组织照片。
具体实施方式
14.本发明旨在提供一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板，还提供了该屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的制备方法。
15.在本发明的第一方面，提供一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板，其化学成分按质量百分比计为：c：0.04-0.07％、si：0.25-0.35％、mn：0.90-1.20％、p≤0.020％、s≤0.010％、mo：0.15-0.20％、ti：0.015-0.035％、cr：0.25-0.40％、v：0.020-0.025％、nb：0.04-0.07％，余量为fe和不可避免的杂质；可选为c：0.043-0.068％、si：0.26-0.33％、mn：0.92-1.14％、p≤0.012％、s≤0.005％、mo：0.15-0.20％、ti：0.015-0.034％、cr：0.25-0.38％、v：0.020-0.025％、nb：0.04-0.07％，余量为fe和不可避免的杂质。
16.在一些实施例中，提供的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的力学性能满足：常温屈服强度≥402mpa，常温抗拉强度≥568mpa，延伸率a≥25％，-20℃低温冲击≥211j，屈强比≤0.71，高温拉伸屈服强度≥292mpa。
17.在本发明的第二方面提供一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的制备方法，其包括以下工艺：冶炼—连铸—轧制与冷却；其中：
18.在所述冶炼工艺中，使用经过脱硫预处理的铁水，经过lf炉精炼加热和合金化，以确保钢水的成分和温度满足后续工艺的需要；真空处理达到20min以上；钢水经真空处理后进行软吹，软吹时，钢包渣面应保持平静，钢水液面不得暴露在空气中；
19.在所述连铸工艺中，连铸的全过程采用保护浇注法，同时采用轻压下措施并使用铸坯电磁搅拌手段控制铸坯质量，铸坯的中心偏析应不大于b和c系列2.0级别、不允许出现
a系偏析，铸坯的中心疏松应不大于2级；
20.在所述轧制与冷却工艺中，钢板板坯的出炉温度为1180-1220℃，采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，粗轧的终轧温度为980℃-1050℃，单道次压下率≥10％，累积压下率≥60％；精轧的开轧温度≤950℃，精轧的终轧温度控制在820-860℃，单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％；轧后驰豫20-30秒，然后将钢板冷却到570℃-640℃。
21.以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
22.实施例1：屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的生产
23.该实施例旨在生产一种屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板，其化学成分及其含量如下表1所示，制备方法具体包括以下工艺：冶炼—连铸—轧制与冷却；其中：
24.在冶炼工艺中，使用经过脱硫预处理的铁水，经过lf炉精炼加热和合金化，以确保钢水的成分和温度满足后续工艺的需要；真空处理达到20min以上；钢水经真空处理后进行软吹，软吹时，钢包渣面应保持平静，钢水液面不得暴露在空气中；
25.在连铸工艺中，连铸的全过程采用保护浇注法，同时采用轻压下措施并使用铸坯电磁搅拌手段控制铸坯质量，铸坯的中心偏析应不大于b和c系列2.0级别、不允许出现a系偏析，铸坯的中心疏松应不大于2级；
26.在轧制与冷却工艺中，钢板板坯的出炉温度为1200℃左右，采用二阶段轧制，粗轧开轧温度1120℃，粗轧的终轧温度为980℃-1050℃，单道次压下率≥10％，累积压下率≥60％，待粗轧后板坯厚度为成品厚度的3倍开始精轧；精轧的开轧温度≤950℃，精轧的终轧温度控制在821℃，单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％；轧后驰豫20秒，然后将钢板冷却到578℃。之后采用矫直机矫直，即可得到所述钢板。
27.如图1所示，示出了该实施例制备的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的金相组织照片，获得了铁素体、贝氏体组织加微量珠光体的多相显微组织。对其进行力学性能检测的结果如下表2所示。
28.实施例2-3
29.实施例2-3按照实施例1的制备方法进行，不同之处在于钢板的化学成分不同(具体如下表1所示)，以及在轧制与冷却工艺中的参数控制不同，具体为：
30.实施例2在轧制与冷却工艺中，钢板板坯的出炉温度为1200℃左右，采用二阶段轧制，粗轧开轧温度1130℃，粗轧的终轧温度为980℃-1050℃，单道次压下率≥10％，累积压下率≥60％，待粗轧后板坯厚度为成品厚度的3倍开始精轧；精轧的开轧温度≤950℃，精轧的终轧温度控制在840℃，单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％；轧后驰豫25秒，然后将钢板冷却到610℃。
31.实施例3在轧制与冷却工艺中，钢板板坯的出炉温度为1205℃左右，采用二阶段轧制，粗轧开轧温度1140℃，粗轧的终轧温度为980℃-1050℃，单道次压下率≥10％，累积压下率≥60％，待粗轧后板坯厚度为成品厚度的3倍开始精轧；精轧的开轧温度≤950℃，精轧的终轧温度控制在860℃，单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％；轧后驰豫30秒，然后将钢板冷却到637℃。
32.实施例2和实施例3制备的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板
的金相组织照片分别如图2和图3所示，均获得了铁素体、贝氏体组织加微量珠光体的多相显微组织。对两者进行力学性能检测的结果如下表2所示。
33.对比例1-4
34.对比例1-4按照实施例1的制备方法进行，不同之处在于：
35.对比例1与实施例1的钢板的化学成分不同，具体如下表1所示；
36.对比例2-4与实施例1在轧制与冷却工艺中的控制参数不同，具体地，对比例2在轧后不进行驰豫处理；对比例3在轧后进行驰豫处理的时间为10秒；对比例4在轧后进行驰豫处理的时间为40秒。
37.对比例1-4制备的钢板的力学性能检测结果如下表2所示。
38.表1：各实施例和对比例钢板的化学成分及含量(％)
39.元素csimnpsnbvticrmo实施例10.0580.291.020.0100.0030.0620.0250.0250.380.18实施例20.0430.331.140.0120.0030.0440.0200.0150.250.20实施例30.0680.260.920.0120.0050.0680.0250.0340.320.15对比例10.0600.301.030.0100.0030.0610.0300.0250.370.11对比例20.0610.291.050.0100.0030.0660.0220.0250.370.19对比例30.0570.271.000.0120.0040.0600.0270.0260.380.17对比例40.0560.281.050.0120.0030.0570.0250.0250.330.18
40.表2：各实施例和对比例制备的钢板的力学性能
[0041][0042]
由上表1和表2记载的内容可知，实施例1-3生产获得的屈服强度390mpa级低屈强比高低温韧性耐火热轧钢板的综合力学性能优良，满足：常温屈服强度≥402mpa，常温抗拉强度≥568mpa，延伸率a≥25％，-20℃低温冲击≥200j，-40℃低温冲击≥140j，-60℃低温冲击≥70j，屈强比≤0.71，高温拉伸屈服强度≥290mpa。与实施例1相比，对比例1生产的钢材中v含量升高，而mo含量降低，其所制备的钢板的强度相近，但其耐火性能明显下降；与实施例1相比，对比例2与实施例1的成分相近，对比例2在制备钢板的轧制与冷却工艺中不进行轧后驰豫处理，其会提高钢板的屈服和抗拉强度，屈强比明显升高，并且不利于钢板的低温韧性；与实施例1相对比，对比例3和对比例4虽然均在轧后进行了驰豫处理，但驰豫处理的时间过短会造成强度和屈强比较高，低温冲击韧性变差，驰豫时间过长则强度较低，耐火性差。
[0043]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在
本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。