CN110343957B - 一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.12‑0.18％；Si：0.2‑0.6％；Mn：1.0‑1.8％；P：0.02‑0.08％；S≤0.002％；Mo：0.10‑0.30％；Cr：0.30‑0.50；Ni：0.01‑0.03％；Cu：0.20‑0.40％；B：0.001‑0.002％；W：0.02‑0.05％；Al：0.01‑0.04％；N≤0.02％；还包括Nb、V、Ti中的一种或多种，且0.04％≤Nb+V+Ti≤0.10％；以及Sb、Sn、Ce、Zn、Mg中的一种或多种，余量为Fe。制造方法包括以下步骤：铁水预处理，电炉冶炼，LF精炼，连铸，钢坯加热，开坯，轧制，控制冷却。

Description

一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢及其制造方法
技术领域
本发明属于建筑用钢技术领域，特别涉及一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢及其制造方法。
背景技术
钢结构具有强度高、重量轻、塑性和韧性好、施工快速等特点，它适应于各种工程结构。近年来随着钢产量的稳步增长和全球应用技术研究的深入，钢结构在建筑行业得到了越来越广泛的应用，尤其在超高层及大跨度建筑等方面更显示出其强大的生命力。但随着钢结构建筑的发展，随之而来的是防火防腐问题日趋突出。目前国内一些企业开发了耐火耐候钢，例如：
中国专利申请CN106987772A公开了一种高强度耐火耐候钢及其生产方法，公开的耐火耐候钢具有较高的Mo、Cr含量，Mo、Cr属于贵重金属，造成该钢成本的增加。
中国专利CN104561819B公开了一种Q460级耐火耐候钢及其制备方法，该钢中铜含量较高，影响进一步加工性能。
中国专利CN103695772B公开了一种屈服强度为550MPa级耐火耐候抗震建筑用钢及其生产方法，该钢中钼含量较高为0.41～0.63％，造成成本较高。
以上公开的专利或文献中，没有一种成本适中且耐火性能、耐腐蚀性能均良好的耐火耐候钢。
发明内容
本发明针对目前耐火耐腐蚀钢的上述问题，提供了一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢及其制造方法。
在提高建筑用钢耐火性能、耐腐蚀性能的研究过程中，本发明的发明人发现，通过使Nb、V、Ti微合金元素在针状铁素体组织的高温析出，可显著提高钢的高温强度，Nb-V-Ti微合金化元素与少量耐热性高的Cr、Mo合金的复合使用，可达到最佳的高温强化效果；在耐火钢中同时添加一定量的 B，能够有效地提高钢的淬透性，从而更容易获得具有较高强度的贝氏体组织，强化高温性能。另一方面，添加Cu、Cr、W、Mg、Zn、P、Sb、Sn、 Ce等元素可以提高耐腐蚀性能。
本发明的发明人还发现，较高的钢坯加热温度(1100℃以上)可以有效发挥铌、钒、钛合金元素的作用，使之充分溶解，获得更细小贝氏体及铁素体组织，提高高温屈服强度；合金预热，可以不降低LF工序温度，保证合金充分溶解，改善成分偏析，提高高温屈服强度；较高的终轧温度(950℃以上)，钢中的贝氏体增加，对提高高温屈服强度有利。
基于上述发现，本发明提供了一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，通过 Nb-V-Ti微合金化元素与少量耐热性高的Cr、Mo合金的复合使用，获得最佳的高温强化效果，通过添加Cu、Cr、W、Mg、Zn、P、Sb、Sn、Ce等元素提高耐腐蚀性能。本发明还提供了一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，通过较高的钢坯加热温度和较高的终轧温度，提高钢的高温强度。本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，室温下，抗拉强度为530-610MPa，屈服强度为390-490MPa，屈强比≤0.83，延伸率为25-27％；600℃下屈服强度为290-340MPa；72h盐雾腐蚀试验相对腐蚀程度为39-44％。
本发明一方面提供了一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，其特征在于，其成分重量百分比为：C：0.12-0.18％；Si：0.2-0.6％；Mn：1.0-1.8％；P：0.02-0.08％； S≤0.002％；Mo：0.10-0.30％；Cr：0.30-0.50；Ni：0.01-0.03％；Cu：0.20-0.40％； B：0.001-0.002％；W：0.02-0.05％；Al：0.01-0.04％；N≤0.02％；还包括 Nb、V、Ti中的一种或多种，且0.04％≤Nb+V+Ti≤0.10％；以及Sb、Sn、 Ce、Zn、Mg中的一种或多种，余量为Fe和不可避免杂质。
进一步地，所述Sb、Sn、Ce、Zn、Mg对应的重量百分比分别是：Sb： 0.03-0.07％、Sn：0.01-0.04％、Ce：0.01-0.02％、Zn：0.03-0.06％、Mg： 0.006-0.009％。
进一步地，室温下，所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢抗拉强度为530-610MPa，屈服强度为390-490MPa，屈强比≤0.83，延伸率为25-27％；
600℃下，所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢屈服强度为290-340MPa；
72h盐雾腐蚀试验相对腐蚀程度为39-44％。
进一步地，所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的微观组织中包括铁素体和贝氏体，其中，铁素体百分比为80-90％；贝氏体百分比为10-20％。
本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，通过Nb-V-Ti微合金化元素与少量耐热性高的Cr、Mo合金的复合使用，获得最佳的高温强化效果，通过添加Cu、Cr、W、Mg、Zn、P、Sb、Sn、Ce等元素提高耐腐蚀性能。本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，室温下，抗拉强度为530-610MPa，屈服强度为390-490MPa，屈强比≤0.83，延伸率为25-27％；600℃下屈服强度为290-340MPa；72h盐雾腐蚀试验相对腐蚀程度为39-44％。
本发明的另一方面提供了一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：铁水预处理，电炉冶炼，LF精炼，连铸，钢坯加热，开坯，轧制，控制冷却。
进一步地，其特征在于，所述LF精炼步骤中，将Mn、Mo、W、Ni、 Cr、Cu、B、V、Nb、Ti、Sb、Sn、Ce、Zn、Mg元素中的至少两种在预热炉中进行预热得到预热混合物，预热温度为750-850℃，预热时间25-35 min；当LF炉升温至≥1600℃时，向所述LF炉中加入所述预热混合物。
进一步地，所述钢坯加热步骤中，钢坯加热温度为1100-1300℃。
进一步地，所述轧制步骤中，终轧温度为900-950℃。
进一步地，所述冷却步骤中，将轧制后的钢板以15～25℃/s冷却速度的进行层流冷却，冷却至500-550℃，随后空冷至室温，获得铁素体+贝氏体组织。
与现有技术相比，本发明提供的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，通过合金预热、LF精炼、较高的钢坯加热温度和较高的终轧温度，轧制后，通过层流冷却+空冷，获得铁素体+贝氏体组织，提高钢的高温屈服强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明：
本发明的一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢。其成分重量百分比为：C： 0.12-0.18％；Si：0.2-0.6％；Mn：1.0-1.8％；P：0.02-0.08％；S≤0.002％； Mo：0.10-0.30％；Cr：0.30-0.50；Ni：0.01-0.03％；Cu：0.20-0.40％；B： 0.001-0.002％；W：0.02-0.05％；Al：0.01-0.04％；N≤0.02％；还包括Nb、 V、Ti中的一种或多种，且0.04％≤Nb+V+Ti≤0.10％；以及Sb、Sn、Ce、 Zn、Mg中的一种或多种，余量为Fe和不可避免杂质。
进一步地，其中Sb、Sn、Ce、Zn、Mg对应的重量百分比分别是：Sb： 0.03-0.07％、Sn：0.01-0.04％、Ce：0.01-0.02％、Zn：0.03-0.06％、Mg： 0.006-0.009％。
作为一种优选的方案，本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，其成分重量百分比为C：0.13-0.16％；Si：0.28-0.50％；Mn：1.13-1.48％；P：0.03-0.055％；S≤0.001％；Mo：0.18-0.25％；Cr：0.36-0.48％；Ni：0.018-0.025％；Cu： 0.25-0.38％；B：0.0012-0.0017％；W：0.023-0.045％；Al：0.020-0.032％；N ≤0.015％；还包括V、Nb、Ti中的一种或多种，且0.06％≤V+Nb+Ti≤0.08％；以及Sb、Sn、Ce、Zn、Mg中的一种或多种，余量为Fe和不可避免杂质。
进一步地，其中Sb、Sn、Ce、Zn、Mg对应的重量百分比分别是：Sb： 0.051-0.07％、Sn：0.023-0.04％、Ce：0.015-0.02％、Zn：0.036-0.06％、Mg： 0.006-0.008％中的一种或多种，余量为Fe和不可避免杂质。
本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，通过Nb-V-Ti微合金化元素与少量耐热性高的Cr、Mo合金的复合使用，获得最佳的高温强化效果，通过添加Cu、Cr、W、Mg、Zn、P、Sb、Sn、Ce等元素提高耐腐蚀性能。本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢，室温下，抗拉强度为530-610MPa，屈服强度为390-490MPa，屈强比≤0.83，延伸率为25-27％；600℃下屈服强度为290-340MPa；72h盐雾腐蚀试验相对腐蚀程度为39-44％。
具体来说，本发明的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢中，各元素的作用及比重依据如下：
碳(C)：碳含量增加，钢的抗拉强度和屈服强度随之提高，但延伸率和冲击韧性下降，耐腐蚀能力也会下降，焊接性能下降，本发明中碳的重量百分比0.12-0.18％。
硅(Si)：能明显改善碳钢和低合金钢的耐大气腐蚀性能，太高影响焊接性能。本发明中硅的重量百分比为0.2-0.6％。
锰(Mn)：在确保钢的强度和韧性方面是不可缺少的元素，但是Mn 含量过多，将导致可焊性和焊接热影响区韧性恶化。本发明中锰的重量百分比为1.0-1.8％。
磷(P)：具有一定的提高耐腐蚀性作用，但P是一种易于偏析的元素，在钢的局部产生严重偏析，降低塑性及韧性。本发明中磷的重量百分比为 0.02-0.08％。
硫(S)：在钢中易于偏析和富集，是对耐腐蚀性能用害的元素。本发明钢，在冶金质量方面严格控制了硫含量水平，质量百分比不超过0.002％。
钼(Mo)：显著增加钢的高温强度，耐腐蚀性能，强化铁素体基体，钢中贝氏体体积分数增加。钼含量增加，在形变奥氏体边界处可以得到细小的多边形铁素体和贝氏体组织，但是价格较高。本发明中钼的重量百分比为 0.10-0.30％。
铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)：钛、钒、铌具有铁素体晶粒的细化作用。铌与钼复合加入，能够显著提高钢的高温强度，含Nb钢中通过NbC在铁素体中析出强化钢的高温强度。高温下钒的碳化物析出时与基体保持共格，周围产生很强应力场，阻碍位错运动，钢得到强化。本发明中铌、钒、钛的1种以上且重量百分比之和为0.04-0.10％。
铬(Cr)：铬可有效提高钢的高温抗氧化性和抗蠕变性能，还可提高钢的耐腐蚀性。本发明中铬的重量百分比为0.30-0.50％。
镍(Ni)：镍是提高钢的耐候性和强韧性的有利元素，但是价格较高。本发明中镍的重量百分比为0.01-0.03％。
铜(Cu)：钢中的铜能促进γ-Fe2O3/γ-FeOOH向稳定的锈层物相α-FeOOH的转化，能在氧化或腐蚀锈层裂纹处富集，阻止腐蚀介质与基体进一步接触，因此，铜的添加能提高钢的耐蚀性能。本发明中铜的重量百分比为0.20-0.40％。
硼(B)：能够有效地提高钢的淬透性，有利于形成贝氏体组织，提高高温性能。本发明中硼的重量百分比为0.001-0.002％。
钨(W)：可以提高腐蚀的均匀性，抑制局部腐蚀。本发明中钨的质量百分比为0.02-0.05％。
铝(Al)：铝是强脱氧元素，还可与氮结合形成氮化铝，能够起到细化奥氏体晶粒的作用。本发明中铝的重量百分比为0.01-0.04％。
氮(N)：N元素与钢中Nb、Ti、V、C等元素形成氮化物或碳氮化物，是组织晶粒细化的重要元素。钢中控制Al/N比一般为2～4，本发明中N的质量百分比不超过0.02％。
锑(Sb)、锡(Sn)、铈(Ce)、锌(Zn)、镁(Mg)：锑、锡、铈是改善耐蚀性的有效元素，通过Sb、Sn、Ce和Cr的复合添加，协同在锈层中富集，并形成一层致密的高于基体几倍的富含Sb、Sn、Ce、Cr等元素的致密氧化膜，显著阻碍浸蚀性离子传输并更加耐硫酸根和氯离子共存的腐蚀环境。Zn可与盐分或硫反应，通过在钢表面形成保护膜从而将基体与环境中的水分隔断，从而达到抑制腐蚀的作用。Mg溶解可以提高PH值，能够抑制因铁溶解而引起的局部阳极上的水解反应造成的PH值降低，即抑制腐蚀反应，提高耐蚀性。本发明钢的化学成分包含Sb、Sn、Ce、Zn、Mg中的一种或多种，其中Sb、Sn、Ce、Zn、Mg对应的重量百分比分别是：Sb：0.03-0.07％、Sn：0.01-0.04％、Ce：0.01-0.02％、Zn：0.03-0.06％、Mg： 0.006-0.009％。
本发明的另一方面还提供了一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，包括以下步骤：铁水预处理，电炉冶炼，LF精炼，连铸，钢坯加热，开坯，轧制，控制冷却：
LF精炼步骤中，将Mn、Mo、W、Ni、Cr、Cu、B、V、Nb、Ti、Sb、 Sn、Ce、Zn、Mg元素中的至少两种在预热炉中进行预热得到预热混合物，预热温度为750-850℃，预热时间25-35min；当LF炉升温至≥1600℃时，向所述LF炉中加入所述预热混合物；
钢坯加热步骤中，钢坯加热温度为1100-1300℃。
轧制步骤中，终轧温度为900-950℃。
冷却步骤中，将轧制后的板材进行层流冷却，冷却速度15～25℃/s，冷却至500-550℃，随后空冷至室温，获得铁素体+贝氏体组织。
作为一种优选的方案，本发明所述的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，包括以下步骤：铁水预处理，电炉冶炼，LF精炼，连铸，钢坯加热，开坯，轧制，控制冷却。
LF精炼步骤中，将Mn、Mo、W、Ni、Cr、Cu、B、V、Nb、Ti、Sb、 Sn、Ce、Zn、Mg元素中的至少两种在预热炉中进行预热得到预热混合物，预热温度为780-820℃，预热时间28-32min；当LF炉升温至1600-1630℃时，向所述LF炉中加入所述预热混合物；
钢坯加热步骤中，钢坯加热温度为1150-1250℃。
轧制步骤中，终轧温度为915-935℃。
冷却步骤中，将轧制后的板材进行层流冷却，冷却速度18～23℃/s，冷却至510-540℃，随后空冷至室温，获得铁素体+贝氏体组织。
与现有技术相比，本发明提供的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，通过合金预热LF精炼、较高的钢坯加热温度和较高的终轧温度，轧制后，通过层流冷却+空冷获得铁素体+贝氏体组织，提高钢的高温屈服强度。
本发明的其他特点和优势将在下面的具体实施方式中进行说明。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，实施例的高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的组成(wt，％)如表1所示，采用合金预热LF炉精炼+热连轧工艺制造厚度为10-25mm的钢板，制造方法的工艺参数如表2所示，本发明中的室温一般约为20℃。
表1高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的组成(wt，％，余量为铁)
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2高强度耐火耐腐蚀建筑用钢制造方法工艺参数
Figure BDA0002139248940000091
实施例1-1：
化学成分：C：0.12％；Si：0.20％；Mn：1.0％；P：0.02％；S：0.001％； Mo：0.10％；V：0.04％；Cr：0.30；Ni：0.01％；Cu：0.20％；B：0.001％； W：0.02％；Al：0.01％；N：0.01％；Sn：0.03％；Ce：0.018％；余量为铁。
将Mo、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sn、Ce的混合物在预热炉内预热至850℃，当LF炉炉温为1650℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1300℃并保温110min，热轧开轧温度为 1250℃，终轧温度950℃，热轧完成后以25℃/s的冷却速度层流冷却至550℃，然后空冷至室温。
实施例1-2：
化学成分：C：0.12％；Si：0.20％；Mn：1.0％；P：0.02％；S：0.001％； Mo：0.10％；V：0.04％；Cr：0.30；Ni：0.01％；Cu：0.20％；B：0.001％； W：0.02％；Al：0.01％；N：0.01％；Sn：0.03％；Ce：0.018％；余量为铁。
将Mo、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sn、Ce的混合物在预热炉内预热至750℃，当LF炉炉温为1600℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1100℃并保温150min，热轧开轧温度为 1050℃，终轧温度900℃，热轧完成后以15℃/s的冷却速度层流冷却至500℃，然后空冷至室温。
实施例1-3：
化学成分：C：0.12％；Si：0.20％；Mn：1.0％；P：0.02％；S：0.001％； Mo：0.10％；V：0.04％；Cr：0.30；Ni：0.01％；Cu：0.20％；B：0.001％； W：0.02％；Al：0.01％；N：0.01％；Sn：0.03％；Ce：0.018％；余量为铁。
将Mo、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sn、Ce的混合物在预热炉内预热至800℃，当LF炉炉温为1620℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1200℃并保温130min，热轧开轧温度为 1150℃，终轧温度925℃，热轧完成后以20℃/s的冷却速度层流冷却至525℃，然后空冷至室温。
实施例1-4：
化学成分：C：0.12％；Si：0.20％；Mn：1.0％；P：0.02％；S：0.001％； Mo：0.10％；V：0.04％；Cr：0.30；Ni：0.01％；Cu：0.20％；B：0.001％； W：0.02％；Al：0.01％；N：0.01％；Sn：0.03％；Ce：0.018％；余量为铁。
将Mo、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sn、Ce的混合物在预热炉内预热至780℃，当LF炉炉温为1630℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1150℃并保温120min，热轧开轧温度为 1100℃，终轧温度915℃，热轧完成后以18℃/s的冷却速度层流冷却至510℃，然后空冷至室温。
实施例1-5：
化学成分：C：0.12％；Si：0.20％；Mn：1.0％；P：0.02％；S：0.001％； Mo：0.10％；V：0.04％；Cr：0.30；Ni：0.01％；Cu：0.20％；B：0.001％； W：0.02％；Al：0.01％；N：0.01％；Sn：0.03％；Ce：0.018％；余量为铁。
将Mo、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sn、Ce的混合物在预热炉内预热至820℃，当LF炉炉温为1610℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1250℃并保温140min，热轧开轧温度为 1200℃，终轧温度935℃，热轧完成后以23℃/s的冷却速度层流冷却至540℃，然后空冷至室温。
实施例2-1：
化学成分：C：0.18％；Si：0.60％；Mn：1.8％；P：0.08％；S：0.002％； Mo：0.30％；Nb：0.07％；V：0.03％；Cr：0.50；Ni：0.03％；Cu：0.40％； B：0.002％；W：0.05％；Al：0.04％；N：0.015％；Sb：0.035％；Ce：0.015％；余量为铁。
将Mo、Nb、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Ce的混合物在预热炉内预热至850℃，当LF炉炉温为1650℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1300℃并保温110min，热轧开轧温度为 1250℃，终轧温度950℃，热轧完成后以25℃/s的冷却速度层流冷却至550℃，然后空冷至室温。
实施例2-2：
化学成分：C：0.18％；Si：0.60％；Mn：1.8％；P：0.08％；S：0.002％； Mo：0.30％；Nb：0.07％；V：0.03％；Cr：0.50；Ni：0.03％；Cu：0.40％； B：0.002％；W：0.05％；Al：0.04％；N：0.015％；Sb：0.035％；Ce：0.015％；余量为铁。
将Mo、Nb、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Ce的混合物在预热炉内预热至750℃，当LF炉炉温为1600℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1100℃并保温150min，热轧开轧温度为1050℃，终轧温度900℃，热轧完成后以15℃/s的冷却速度层流冷却至500℃，然后空冷至室温。
实施例2-3：
化学成分：C：0.18％；Si：0.60％；Mn：1.8％；P：0.08％；S：0.002％； Mo：0.30％；Nb：0.07％；V：0.03％；Cr：0.50；Ni：0.03％；Cu：0.40％； B：0.002％；W：0.05％；Al：0.04％；N：0.015％；Sb：0.035％；Ce：0.015％；余量为铁。
将Mo、Nb、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Ce的混合物在预热炉内预热至800℃，当LF炉炉温为1620℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1200℃并保温130min，热轧开轧温度为 1150℃，终轧温度925℃，热轧完成后以20℃/s的冷却速度层流冷却至525℃，然后空冷至室温。
实施例2-4：
化学成分：C：0.18％；Si：0.60％；Mn：1.8％；P：0.08％；S：0.002％；Mo：0.30％；Nb：0.07％；V：0.03％；Cr：0.50；Ni：0.03％；Cu：0.40％； B：0.002％；W：0.05％；Al：0.04％；N：0.015％；Sb：0.035％；Ce：0.015％；余量为铁。
将Mo、Nb、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Ce的混合物在预热炉内预热至780℃，当LF炉炉温为1630℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1150℃并保温120min，热轧开轧温度为 1100℃，终轧温度915℃，热轧完成后以18℃/s的冷却速度层流冷却至510℃，然后空冷至室温。
实施例2-5：
化学成分：C：0.18％；Si：0.60％；Mn：1.8％；P：0.08％；S：0.002％； Mo：0.30％；Nb：0.07％；V：0.03％；Cr：0.50；Ni：0.03％；Cu：0.40％； B：0.002％；W：0.05％；Al：0.04％；N：0.015％；Sb：0.035％；Ce：0.015％；余量为铁。
将Mo、Nb、V、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Ce的混合物在预热炉内预热至820℃，当LF炉炉温为1610℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1250℃并保温140min，热轧开轧温度为 1200℃，终轧温度935℃，热轧完成后以23℃/s的冷却速度层流冷却至540℃，然后空冷至室温。
实施例3-1：
化学成分：C：0.15％；Si：0.40％；Mn：1.3％；P：0.05％；S：0.001％； Mo：0.20％；Nb：0.05％；Ti：0.02％；Cr：0.40；Ni：0.02％；Cu：0.30％； B：0.0015％；W：0.035％；Al：0.025％；N：0.01％；Zn：0.036％；Mg：0.007％；余量为铁。
将Mo、Nb、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至850℃，当LF炉炉温为1650℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1300℃并保温110min，热轧开轧温度为 1250℃，终轧温度950℃，热轧完成后以25℃/s的冷却速度层流冷却至550℃，然后空冷至室温。
实施例3-2：
化学成分：C：0.15％；Si：0.40％；Mn：1.3％；P：0.05％；S：0.001％； Mo：0.20％；Nb：0.05％；Ti：0.02％；Cr：0.40；Ni：0.02％；Cu：0.30％； B：0.0015％；W：0.035％；Al：0.025％；N：0.01％；Zn：0.036％；Mg：0.007％；余量为铁。
将Mo、Nb、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至750℃，当LF炉炉温为1600℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1100℃并保温150min，热轧开轧温度为 1050℃，终轧温度900℃，热轧完成后以15℃/s的冷却速度层流冷却至500℃，然后空冷至室温。
实施例3-3：
化学成分：C：0.15％；Si：0.40％；Mn：1.3％；P：0.05％；S：0.001％；Mo：0.20％；Nb：0.05％；Ti：0.02％；Cr：0.40；Ni：0.02％；Cu：0.30％； B：0.0015％；W：0.035％；Al：0.025％；N：0.01％；Zn：0.036％；Mg：0.007％；余量为铁。
将Mo、Nb、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至800℃，当LF炉炉温为1620℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1200℃并保温130min，热轧开轧温度为 1150℃，终轧温度925℃，热轧完成后以20℃/s的冷却速度层流冷却至525℃，然后空冷至室温。
实施例3-4：
化学成分：C：0.15％；Si：0.40％；Mn：1.3％；P：0.05％；S：0.001％； Mo：0.20％；Nb：0.05％；Ti：0.02％；Cr：0.40；Ni：0.02％；Cu：0.30％； B：0.0015％；W：0.035％；Al：0.025％；N：0.01％；Zn：0.036％；Mg：0.007％；余量为铁。
将Mo、Nb、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至780℃，当LF炉炉温为1630℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1150℃并保温120min，热轧开轧温度为 1100℃，终轧温度915℃，热轧完成后以18℃/s的冷却速度层流冷却至510℃，然后空冷至室温。
实施例3-5：
化学成分：C：0.15％；Si：0.40％；Mn：1.3％；P：0.05％；S：0.001％； Mo：0.20％；Nb：0.05％；Ti：0.02％；Cr：0.40；Ni：0.02％；Cu：0.30％； B：0.0015％；W：0.035％；Al：0.025％；N：0.01％；Zn：0.036％；Mg：0.007％；余量为铁。
将Mo、Nb、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至820℃，当LF炉炉温为1610℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1250℃并保温140min，热轧开轧温度为 1200℃，终轧温度935℃，热轧完成后以23℃/s的冷却速度层流冷却至540℃，然后空冷至室温。
实施例4-1：
化学成分：C：0.13％；Si：0.28％；Mn：1.13％；P：0.03％；S：0.001％； Mo：0.18％；Nb：0.06％；Cr：0.36％；Ni：0.018％；Cu：0.25％；B：0.0012％； W：0.023％；Al：0.020％；N：0.01％；Sb：0.051％；Sn：0.023％；余量为铁。
将Mo、Nb、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Sn的混合物在预热炉内预热至850℃，当LF炉炉温为1650℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1300℃并保温110min，热轧开轧温度为 1250℃，终轧温度950℃，热轧完成后以25℃/s的冷却速度层流冷却至550℃，然后空冷至室温。
实施例4-2：
化学成分：C：0.13％；Si：0.28％；Mn：1.13％；P：0.03％；S：0.001％； Mo：0.18％；Nb：0.06％；Cr：0.36％；Ni：0.018％；Cu：0.25％；B：0.0012％； W：0.023％；Al：0.020％；N：0.01％；Sb：0.051％；Sn：0.023％；余量为铁。
将Mo、Nb、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Sn的混合物在预热炉内预热至750℃，当LF炉炉温为1600℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1100℃并保温150min，热轧开轧温度为 1050℃，终轧温度900℃，热轧完成后以15℃/s的冷却速度层流冷却至500℃，然后空冷至室温。
实施例4-3：.
化学成分：C：0.13％；Si：0.28％；Mn：1.13％；P：0.03％；S：0.001％； Mo：0.18％；Nb：0.06％；Cr：0.36％；Ni：0.018％；Cu：0.25％；B：0.0012％； W：0.023％；Al：0.020％；N：0.01％；Sb：0.051％；Sn：0.023％；余量为铁。
将Mo、Nb、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Sn的混合物在预热炉内预热至800℃，当LF炉炉温为1620℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1200℃并保温130min，热轧开轧温度为 1150℃，终轧温度925℃，热轧完成后以20℃/s的冷却速度层流冷却至525℃，然后空冷至室温。
实施例4-4：
化学成分：C：0.13％；Si：0.28％；Mn：1.13％；P：0.03％；S：0.001％； Mo：0.18％；Nb：0.06％；Cr：0.36％；Ni：0.018％；Cu：0.25％；B：0.0012％； W：0.023％；Al：0.020％；N：0.01％；Sb：0.051％；Sn：0.023％；余量为铁。
将Mo、Nb、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Sn的混合物在预热炉内预热至780℃，当LF炉炉温为1630℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1150℃并保温120min，热轧开轧温度为 1100℃，终轧温度915℃，热轧完成后以18℃/s的冷却速度层流冷却至510℃，然后空冷至室温。
实施例4-5：
化学成分：C：0.13％；Si：0.28％；Mn：1.13％；P：0.03％；S：0.001％； Mo：0.18％；Nb：0.06％；Cr：0.36％；Ni：0.018％；Cu：0.25％；B：0.0012％； W：0.023％；Al：0.020％；N：0.01％；Sb：0.051％；Sn：0.023％；余量为铁。
将Mo、Nb、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Sb、Sn的混合物在预热炉内预热至820℃，当LF炉炉温为1610℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1250℃并保温140min，热轧开轧温度为 1200℃，终轧温度935℃，热轧完成后以23℃/s的冷却速度层流冷却至540℃，然后空冷至室温。
实施例5-1：
化学成分：C：0.16％；Si：0.50％；Mn：1.48％；P：0.055％；S：0.001％； Mo：0.25％；V：0.05％；Ti：0.03％；Cr：0.48％；Ni：0.025％；Cu：0.38％； B：0.0017％；W：0.045％；Al：0.032％；N：0.015％；Zn：0.048％；Mg：0.008％；余量为铁。
将Mo、V、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至850℃，当LF炉炉温为1650℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1300℃并保温110min，热轧开轧温度为 1250℃，终轧温度950℃，热轧完成后以25℃/s的冷却速度层流冷却至550℃，然后空冷至室温。
实施例5-2：
化学成分：C：0.16％；Si：0.50％；Mn：1.48％；P：0.055％；S：0.001％； Mo：0.25％；V：0.05％；Ti：0.03％；Cr：0.48％；Ni：0.025％；Cu：0.38％； B：0.0017％；W：0.045％；Al：0.032％；N：0.015％；Zn：0.048％；Mg： 0.008％；余量为铁。
将Mo、V、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至750℃，当LF炉炉温为1600℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1100℃并保温150min，热轧开轧温度为 1050℃，终轧温度900℃，热轧完成后以15℃/s的冷却速度层流冷却至500℃，然后空冷至室温。
实施例5-3：
化学成分：C：0.16％；Si：0.50％；Mn：1.48％；P：0.055％；S：0.001％； Mo：0.25％；V：0.05％；Ti：0.03％；Cr：0.48％；Ni：0.025％；Cu：0.38％； B：0.0017％；W：0.045％；Al：0.032％；N：0.015％；Zn：0.048％；Mg： 0.008％；余量为铁。
将Mo、V、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至800℃，当LF炉炉温为1620℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1200℃并保温130min，热轧开轧温度为 1150℃，终轧温度925℃，热轧完成后以20℃/s的冷却速度层流冷却至525℃，然后空冷至室温。
实施例5-4：
化学成分：C：0.16％；Si：0.50％；Mn：1.48％；P：0.055％；S：0.001％； Mo：0.25％；V：0.05％；Ti：0.03％；Cr：0.48％；Ni：0.025％；Cu：0.38％； B：0.0017％；W：0.045％；Al：0.032％；N：0.015％；Zn：0.048％；Mg： 0.008％；余量为铁。
将Mo、V、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至780℃，当LF炉炉温为1630℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1150℃并保温120min，热轧开轧温度为 1100℃，终轧温度915℃，热轧完成后以18℃/s的冷却速度层流冷却至510℃，然后空冷至室温。
实施例5-5：
化学成分：C：0.16％；Si：0.50％；Mn：1.48％；P：0.055％；S：0.001％； Mo：0.25％；V：0.05％；Ti：0.03％；Cr：0.48％；Ni：0.025％；Cu：0.38％； B：0.0017％；W：0.045％；Al：0.032％；N：0.015％；Zn：0.048％；Mg： 0.008％；余量为铁。
将Mo、V、Ti、Cr、Ni、Cu、B、W、Al、Zn、Mg的混合物在预热炉内预热至820℃，当LF炉炉温为1610℃时加入上述预热的混合物，之后进行连铸，连铸完成后将钢坯加热至1250℃并保温140min，热轧开轧温度为 1200℃，终轧温度935℃，热轧完成后以23℃/s的冷却速度层流冷却至540℃，然后空冷至室温。
对本发明实施例中各钢板进行力学性能测试，结果如表3所示，可以看出，本发明所有实施例室温屈服强度均大于390MPa，室温抗拉强度均大于 530MPa，且室温下各钢板的屈强比不高于0.83，延伸率不低于23.5％，对比说明本发明的钢板具有较高的强度性能；600℃屈服强度均大于室温屈服强度标准的2/3，说明本发明的钢板具有良好的耐火性能。
根据GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》的方法，进行 72h盐雾腐蚀试验，结果如表3所示，对比例1和对比例2分别为鞍钢某耐火钢、日本耐火钢SM490-FR，72h盐雾腐蚀试验的相对腐蚀程度分别为 101.5％和100％，本发明实施例72h盐雾试验的相对腐蚀程度均低于44％，说明本发明的钢板具有良好的耐腐蚀性能。
表3各钢板性能测试结果
Figure BDA0002139248940000191
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：铁水预处理，电炉冶炼，LF精炼，连铸，钢坯加热，开坯，轧制，控制冷却;其中，在所述LF精炼步骤中，将Mn、Mo、W、Ni、Cr、Cu、B、V、Nb、Ti、Sb、Sn、Ce、Zn、Mg元素中的至少两种在预热炉中进行预热得到预热混合物，预热温度为750-850℃，预热时间25-35 min；当LF炉升温至≥1600℃时，向所述LF炉中加入所述预热混合物；其中，
所述钢坯加热步骤中，所述钢坯加热温度为1100-1300℃；所述轧制步骤中，终轧温度为900-950℃；所述冷却步骤中，将轧制后的钢板以15~25 ℃/s冷却速度进行层流冷却，冷却至500-550℃，随后空冷至室温；
所制备的建筑用钢以其成分重量百分比计为：C：0.12-0.18%；Si：0.2-0.6%；Mn：1.0-1.8%；P：0.02-0.08%；S≤0.002%；Mo：0.10-0.30%；Cr：0.30-0.50；Ni：0.01-0.03%；Cu：0.20-0.40%；B：0.001-0.002%；W：0.02-0.05%；Al：0.01-0.04%；N≤0.02%；还包括Nb、V、Ti 中的一种或多种，且0.04%≤Nb+V+Ti≤0.10%；以及Sb、Sn、Ce、Zn、Mg中的一种或多种，余量为Fe和不可避免杂质；
所述建筑用钢的抗拉强度为530-610MPa，屈服强度为390-490MPa，屈强比≤0.83，延伸率为25-27%；72h盐雾腐蚀试验相对腐蚀程度为39-44%。
2.根据权利要求1所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，其特征在于，所述成分Sb、Sn、Ce、Zn、Mg对应的重量百分比分别是：Sb：0.03-0.07%、Sn：0.01-0.04%、Ce：0.01-0.02%、Zn：0.03-0.06%、Mg：0.006-0.009%。
3.根据权利要求1或2所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，其特征在于，600℃下，所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢屈服强度为290-340 MPa。
4.根据权利要求1或2所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的制造方法，其特征在于，所述高强度耐火耐腐蚀建筑用钢的显微组织中包括铁素体和贝氏体，其中，铁素体的面积百分比为80-90%，贝氏体的面积百分比为10-20%。
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