一种屈服345MPa级耐火钢板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种屈服345MPa级耐火钢板及其生产方法，其包括加热、轧制和回火工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺；所述钢板化学成分的重量百分含量为：C 0.10～0.12%，Si 0.20～0.40%，Mn 1.43～1.53%，P≤0.008%，S≤0.003%，Mo 0.15～0.25%，Nb 0.020～0.030%，Al 0.020～0.050%，V 0.020～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。本方法中钢板的化学成分设计采用低C，保证钢板良好的焊接性；采用Nb、V微合金化设计，辅以Mo等合金元素确保钢板强度、韧性匹配及耐高温性能；采用TMCP+回火工艺得到贝氏体、铁素体的复合组织。本发明专利技术方法通过控轧控冷＋回火工艺生产钢板，所得屈服345MPa级TMCP+回火型耐火钢板具有低的碳当量和裂纹敏感型指数、低屈强比、低温冲韧性优良、焊接性良好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐火钢板及其生产方法，尤其是一种屈服345MPa级耐火钢板及其生产方法。
技术介绍
随着国内外钢结构的大型建筑、高层建筑不断涌现，国际上钢结构的防火工艺设计受到人们的广泛重视，建筑钢结构的防火工艺设计已成为保证建筑安全的必要措施之一。普通建筑用钢受热时其强度和承载能力迅速降低，不能满足设计要求。为了提高采用普通建筑用钢建造的建筑物抵抗火灾的能力，必须采取喷涂耐火涂层或覆盖防火板等措施，而使用耐火钢可减薄或省去耐火涂层或防火板，并能保证钢材在高温下保持较高的强度水平，还可缩短建造周期，减轻建筑物质量，增加建筑的安全性，降低建造成本，具有显著的经济效益和社会效益。耐火钢要求具有良好的高温性能，但它又不同于长期在高温下服役的耐热钢，耐热钢要求具有良好的高温强度及高温稳定性，一般采用高合金钢。而耐火钢是在常温下承载，只是要求在遇到火灾的短时（通常为1～3h）高温条件下能够保持较高的屈服强度即可，因而属于低合金结构用钢。日本钢结构安全设计规范中规定：常温下钢材屈服强度的2/3相当于该材料的长期允许应力值，当发生火灾时，如果耐火钢的屈服点仍然能保持此值，建筑物就不会倒塌。因此，参考日本建筑标准中的规定，要求耐火钢在一定高温下其屈服强度不低于室温屈服强度的2/3。为提高钢结构的抗震性，总是希望尽量提高钢材吸收地震能量的能力，若钢的屈强比较高，发生地震时就会产生局部应力集中和局部大变形，此时钢结构只能吸收较少的能量，因此低屈强比有利于提高建筑结构地震时吸收的能量；一般要求抗震耐火钢的屈强比≤0.8。另外，控制建筑用钢的屈服强度波动范围也非常重要，当屈服强度波动较小时，钢结构是一种整体破坏机制，其整体的塑性变形能力很高，抗震性能优良，因此，对抗震设计来说，要求采用窄屈服区间的钢材也是很必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种性能良好的屈服345MPa级耐火钢板；本专利技术还提供了一种屈服345MPa级耐火钢板的生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术化学成分的重量百分含量为：C0.10～0.12%，Si0.20～0.40%，Mn1.43～1.53%，P≤0.008%，S≤0.003%，Mo0.15～0.25%，Nb0.020～0.030%，Al0.020～0.050%，V0.020～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所述钢板的组织为贝氏体和铁素体的复合组织。本专利技术方法包括加热、轧制和回火工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺；所述钢板化学成分的重量百分含量如上所述。本专利技术方法所述轧制工序：第一阶段轧制温度为1000～1100℃，单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50％；第二阶段轧制温度为840～910℃，累计压下率为30～50％；轧后进行ACC水冷。所述ACC水冷的入水温度为760～780℃，返红温度600～650℃。本专利技术方法所述回火工序：加热温度350～400℃，保温时间系数1min/mm。本专利技术方法所述加热工序：钢坯的最高加热温度1240～1250℃，均热温度1200～1220℃，均热段在炉时间≥1h。总加热时间≥1min/mm钢坯厚度。本专利技术及方法的设计思路如下：碳、锰固溶强化；加入少量的Nb、V、Mo细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续精准的控轧控冷工艺，使钢板具有良好的力学性能。其中，各组分及含量在本专利技术中的作用是：C：碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响。碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。Si：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。Mn：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。Al：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。Nb：铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出强化基体。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。V：V的主要作用是γ-α转变过程中的相间析出和在铁素体中的析出强化。Mo：Mo的主要作用提高高温回火稳定性，显著提高钢的高温强度。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术化学成分设计采用低C，保证钢板良好的焊接性；采用Nb、V微合金化设计，辅以Mo等合金元素，确保钢板强度、韧性匹配及耐高温性能；本专利技术具有良好的耐火性能，组织为贝氏体、铁素体的复合组织，具有抗震效果好、耐高温的特点；本专利技术600℃高拉≥230MPa，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa，屈强比≤0.83，0℃冲击功≥34J，钢板最大厚度可达到20mm。本专利技术方法中钢板的化学成分设计采用低C，保证钢板良好的焊接性；采用Nb、V微合金化设计，辅以Mo等合金元素确保钢板强度、韧性匹配及耐高温性能；采用TMCP+回火工艺得到贝氏体、铁素体的复合组织。本专利技术方法通过控轧控冷＋回火工艺生产钢板，所得屈服345MPa级TMCP+回火型耐火钢板（Q345FRC）具有良好的焊接性，低的焊接裂纹敏感系数（Pcm）0.19～0.21%；屈服强度在400～460MPa，抗拉强度在570～590MPa之间，600℃高温屈服250～270MPa，0℃冲击功≥150J；钢板最大厚度可达到20mm；具有贝氏体、铁素体的复合组织。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为实施例1的钢板的显微组织图；图2为实施例2的钢板的显微组织图；图3为实施例3的钢板的显微组织图；图4为实施例4的钢板的显微组织图。具体实施方式本屈服345MPa级耐火钢板采用下述方法生产而成：（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线；钢水温度达到或超过1540±10℃转入VD炉真空脱气处理，真空脱气处理前加入CaSi块≥100kg或Fe-Ca线400～450m改变夹杂物形态，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min。出钢钢水化学成分的重量百分含量为：C0.10～0.12%，Si0.20～0.40%，Mn1.43～1.53%，P≤0.008%，S≤0.003%，Mo0.15～0.25%，Nb0.020～0.030%，Al0.020～0.050%，V0.020～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。（2）连铸工序：采用200mm厚度连铸坯成材。（3）加热工序：钢坯的最高加热温度1240～1250℃，均热温度1200～1220℃，总加热时间≥1min/mm钢坯厚度，均热段在炉时间≥60min。（4）轧制工序：采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺进行轧制，得到半成品钢板；第一阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈服345MPa级耐火钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C 0.10～0.12%，Si 0.20～0.40%，Mn 1.43～1.53%，P≤0.008%，S≤0.003%，Mo 0.15～0.25%，Nb 0.020～0.030%，Al 0.020～0.050%，V 0.020～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种屈服345MPa级耐火钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C0.10～0.12%，Si0.20～0.40%，Mn1.43～1.53%，P≤0.008%，S≤0.003%，Mo0.15～0.25%，Nb0.020～0.030%，Al0.020～0.050%，V0.020～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种屈服345MPa级耐火钢板，其特征在于：所述钢板的组织为贝氏体和铁素体的复合组织。3.一种屈服345MPa级耐火钢板的生产方法，其特征在于：其包括加热、轧制和回火工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺；所述钢板化学成分的重量百分含量为：C0.10～0.12%，Si0.20～0.40%，Mn1.43～1.53%，P≤0.008%，S≤0.003%，Mo0.15～0.25%，Nb0.020～0.030%，Al0.020～0.050%，V0.020～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建军，张志军，韦明，高雅，宋庆吉，张海军，徐腾飞，王晓书，耿宽宽，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41