CN104087830B - 一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，涉及的钢化学成分按质量百分比计为：C：0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.10％～0.8％，Al：0.01％～0.06％，P：≤0.01％，S：≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，B：0.0005％～0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过精炼、连铸、加热、粗轧、电磁感应加热、精轧、层流冷却、卷取等一系列工艺，使得160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的屈服强度达到140MPa‑180MPa级，延伸率>50％，具有良好的塑性变形和冲击韧性；同时合金成本较低，工艺容易实现，焊接性能和低周疲劳性能良好。
Description
技术领域
本申请涉及钢生产技术领域，尤其涉及一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法。
背景技术
低屈服点建筑抗震用钢主要用于建筑阻尼器，可有效的保护主要承重结构，降低振动对建筑的破坏。这些抗震装置先于主体结构件承受地震载荷作用，首先发生屈服，靠反复载荷滞后吸收地震能量，保护建筑主体结构的安全。与其它耗能材料相比，具有构造简单、经济耐用、震后更换方便和可靠性强等优点，既可用于新建筑物的抗震，也可用于旧建筑抗震能力的提高。
低屈服点钢源于上世纪90年代开发的建筑抗震用阻尼器用钢，经过几十年的发展，现已形成了100MPa，160MPa，225MPa三个级别的牌号，其主要参数指标的特点，低屈服，低抗拉，高延伸率，高0℃冲击韧性，低屈强比，抗低周疲劳性，低加工硬化率，且屈服点波动范围很窄。原有160MPa级别的化学成分主要以低C，Si，Mn的成分设计，严格控制N、S、P杂质元素，再加入如Nb、V、Ti、B等种合金元素，经热轧卷取，再经过正火热处理工艺得到。这种工艺不仅合金成本较高，而且必须经过热处理，增加工艺成本。
发明内容
本发明了提供了一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，以解决现有的钢生产工艺成本较高的技术问题。
在实际应用中，低周疲劳、冲击韧性及延伸率这几个关键性能都与夹杂物大小和数量有密切关系。对夹杂物控制进行的技术改进有：降低杂质元素，减少夹杂物数量；降低板坯加热温度，减少细小夹杂物的形成；高温卷取，粗化已有夹杂物。本发明旨在减少合金含量，不经后期热处理，在夹杂物控制方面应用电磁感应加热技术解决工艺矛盾，得到性能稳定合格的160MPa级别低屈服建筑用钢。
在具体的应用中，本发明提供了一种160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，涉及的钢的其化学成分按质量百分比计为：C：0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.10％～0.8％，Al：0.01％～0.06％，P：≤0.01％，S：≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，B：0.0005％～0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的制造工艺流程包括：钢水通过精炼后，连铸获得板坯；对所述板坯进行加热；进行粗轧；通过电磁感应加热；进行精轧，以获得热轧板；将所述热轧板进行层流冷却；将所述热轧板卷取成热轧卷，其中，所述热轧卷的轧制总变形量大于80％。
优选的，所述对所述板坯进行加热，具体为：对所述板坯加热到1100℃～1150℃。
优选的，所述通过电磁感应加热，具体为：通过电磁感应加热至1050℃～1100℃。
优选的，所述精轧的开轧温度应大于1000℃。
优选的，所述精轧的终轧温度为880℃～950℃。
优选的，所述卷取温度为680℃～750℃。
优选的，在所述将所述热轧板卷取成热轧卷之后，所述方法还包括：将所述热轧卷送入缓冷坑，以缓慢冷却至室温。
有关成分和工艺的说明：
C固溶强化，提高屈服强度，降低延伸率；控制在0.001％-0.005％。
Si为脱氧元素，在钢中固溶强化，控制在0.02％以下。
Mn常用的固溶强化元素，提高屈服强度，控制在0.1％-0.8％
P容易使钢变脆，影响韧性，控制在0.01％以下。
S影响钢的低温韧性，控制在0.004％以下。
N固溶的N能提高强度，控制在0.004％以下。
Al脱氧的必用的元素，同时会形成AlN夹杂，提高强度，控制在0.01％-0.06％。
Ti易与C、N结合，形成Ti(C，N)的非金属夹杂物，适量的Ti可减少游离状态的C，N原子，从而降低强度。加入太少，起不到固C、N的作用，加入过多容易弥散强化，提高强度。所以控制在0.01％-0.08％。同时夹杂物的粗化可以有效减少其对晶界的钉扎作用，降低强度，提高延伸率。
B的微量添加容易在晶界偏聚，从而强化晶界，以弥补低C，N固溶情况下的晶界弱化和塑性降低。B添加过多则会引起钢板脆化。所以添加0.0005％-0.001％的B以提高塑性。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明的有益效果如下：
本发明提供一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.10％～0.8％，Al：0.01％～0.06％，P：≤0.01％，S：≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，B：0.0005％～0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过精炼、连铸、加热、粗轧、电磁感应加热、精轧、层流冷却、卷取等一系列工艺，使得160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的屈服强度达到140MPa-180MPa级，延伸率>50％，具有良好的塑性变形和冲击韧性；同时合金成本较低，工艺容易实现，焊接性能和低周疲劳性能良好。
另外，本发明采用的电磁感应加热工艺，能够在短时间内提高温度，对生产节奏的影响较小，很好的解决了低温板坯加热和高温终轧卷取之间的矛盾，而这两个方面都有利于夹杂物粗化，铁素体长大，从而降低强度，提高延伸率。
附图说明
图1为本发明实施例中160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
实施例1：
本发明涉及的160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，涉及的钢的化学成分按质量百分比计为：
C：0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.10％～0.8％，Al：0.01％～0.06％，P：≤0.01％，S：≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，B：0.0005％～0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，下面请参看图1，所述160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的工艺流程(制造方法)包括：
S101，钢水通过精炼后连铸获得板坯。
S102，对所述板坯进行加热。
优选的，所述对所述板坯进行加热，具体为：对所述板坯加热到1100℃～1150℃。
S103，进行粗轧。
S104，通过电磁感应加热。
优选的，所述通过电磁感应加热，具体为：通过电磁感应加热至1050℃～1100℃。
S105，进行精轧，以获得热轧板。
优选的，所述精轧的开轧温度应大于1000℃。
优选的，所述精轧的终轧温度为880℃～950℃。
S106，将所述热轧板进行层流冷却。
S107，将所述热轧板卷取成热轧卷。其中，所述热轧卷的轧制总变形量大于80％。
优选的，所述卷取温度为680℃～750℃。
优选的，在所述将所述热轧板卷取成热轧卷之后，所述方法还包括：将所述热轧卷送入缓冷坑，以缓慢冷却至室温。
在实际应用中，根据连铸后获得的板坯(即：连铸坯)的化学成分不同，具有不同的制作工艺，下面请参看表1，是连铸坯的主要化学成分表(％)。
表1
| 连铸坯种类 | C | Si | Mn | P | S | Als | N | Ti | B |
| A-1 | 0.0027 | 0.008 | 0.21 | 0.008 | 0.0032 | 0.032 | 0.0031 | 0.036 | 0.0006 |
| A-2 | 0.0030 | 0.009 | 0.45 | 0.004 | 0.0026 | 0.045 | 0.0025 | 0.043 | 0.0007 |
| A-3 | 0.0042 | 0.012 | 0.13 | 0.006 | 0.0021 | 0.053 | 0.0035 | 0.070 | 0.0007 |
根据表1的化学成分，具有如下实施过程：
A-1的制备过程如下：
(1)将A-1的连铸坯送入加热炉加热，加热温度1150℃。
(2)加热后进行粗轧，粗轧后经电磁快速加热到1080℃。
(3)进行精轧，精轧开轧温度为1010℃，终轧温度为890℃。
(4)进行层流冷却。
(5)卷取成热轧卷，卷取温度为690℃，然后放入缓冷坑冷却到室温，其中，热轧板总压下率>80％，热轧板的厚度为12mm。
A-2的制备过程如下：
(1)将A-2的连铸坯送入加热炉加热，加热温度1130℃。
(2)加热后进行粗轧，粗轧后经电磁快速加热到1090℃。
(3)进行精轧，精轧开轧温度为1020℃，终轧温度为910℃。
(4)进行层流冷却。
(5)卷取成热轧卷，卷取温度为720℃，然后放入缓冷坑冷却到室温，其中，热轧板总压下率>80％，热轧板的厚度为16mm。
A-3的制备过程如下：
(1)将A-3的连铸坯送入加热炉加热，加热温度1120℃。
(2)加热后进行粗轧，粗轧后经电磁快速加热到1060℃。
(3)进行精轧，精轧开轧温度为1040℃，终轧温度为930℃。
(4)进行层流冷却。
(5)卷取成热轧卷，卷取温度为740℃，然后放入缓冷坑冷却到室温，其中，热轧板总压下率>80％，热轧板的厚度为20mm。
对上述三组连铸坯的成品进行力学性能测量，见表2，为三组连铸坯的成品的力学性能表。
表2
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明的有益效果如下：
本发明提供一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.10％～0.8％，Al：0.01％～0.06％，P：≤0.01％，S：≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.01％～0.08％，B：0.0005％～0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过精炼、连铸、加热、粗轧、电磁感应加热、精轧、层流冷却、卷取等一系列工艺，使得160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的屈服强度达到140MPa-180MPa级，延伸率>50％，具有良好的塑性变形和冲击韧性；同时合金成本较低，工艺容易实现，焊接性能和低周疲劳性能良好。
另外，本发明采用的电磁感应加热工艺，能够在短时间内提高温度，对生产节奏的影响较小，很好的解决了低温板坯加热和高温终轧卷取之间的矛盾，而这两个方面都有利于夹杂物粗化，铁素体长大，从而降低强度，提高延伸率。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，其特征在于，所述160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的化学成分按质量百分比计为：
C：0.001％～0.005％，Si：≤0.02％，Mn：0.10％～0.8％，Al：0.053％～0.06％，P：≤0.01％，S：≤0.004％，N：≤0.004％，Ti：0.043％～0.08％，B：0.0005％～0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述160MPa级低屈服点建筑抗震用钢的制造工艺流程包括：
钢水通过精炼后，连铸获得板坯；
对所述板坯进行加热到1100℃～1150℃；
进行粗轧；
通过电磁感应加热至1050℃～1100℃；
进行精轧，以获得热轧板，所述精轧的开轧温度应大于1000℃；
将所述热轧板进行层流冷却；
将所述热轧板卷取成热轧卷，所述卷取温度为680℃～750℃，其中，所述热轧卷的轧制总变形量大于80％。
2.根据权利要求1所述的160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，其特征在于，
所述精轧的终轧温度为880℃～950℃。
3.根据权利要求1所述的160MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法，其特征在于，在所述将所述热轧板卷取成热轧卷之后，所述方法还包括：
将所述热轧卷送入缓冷坑，以缓慢冷却至室温。
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