CN112593155B

CN112593155B - 一种高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板及制备方法

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Publication number: CN112593155B
Application number: CN202011422075.0A
Authority: CN
Inventors: 陈振业; 陈礼清; 王国栋; 冯阳; 崔君军; 朱雯婷; 赵阳
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2040-12-08
Also published as: CN112593155A

Abstract

本发明的一种高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板及制备方法，包括组分及重量百分比含量为：C：0.03％～0.07％，Mn：0.5％～0.9％，Si：0.10％～0.14％，Nb：0.015％～0.030％，Ti：0.010％～0.015％，Cr：0.10％～0.30％，B：0.001％～0.003％，Cu：0.25％～0.30％，Mo：0.25％～0.40％，Ni：0.45％～0.55％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余为Fe及杂质。生产工艺为：炼钢‑精炼‑连铸‑钢坯加热‑两阶段控制轧制‑控制冷却‑缓冷‑成品，成品屈服强度490‑542MPa，抗拉强度635‑705MPa，屈强比0.73‑0.79，延伸率18.5‑22.0％；‑20℃条件下冲击功105‑180J，‑40℃条件下冲击功90‑160J；DNH系数6.00‑6.12％，同时满足抗震、耐候、耐火的要求且性能优良。

Description

一种高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板及制备方法

技术领域：

本发明属于低合金高强度建筑钢技术领域，具体涉及一种高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板及制备方法。

背景技术：

建筑钢结构的高速发展给钢铁制造业带来很大机遇，但随着设计要求的提高和钢结构制造技术的进步，对建筑钢板的性能要求也在不断提高，除钢板强韧性基本要求之外，对特殊性能的要求也日益增多，即对钢板抗震性(低屈强比)、抗大线能量焊接、耐火性及耐候性等方面有更大的要求。

保证建筑结构用钢的高强度，可以减少钢结构建筑的用钢量，降低钢结构部件的加工量和焊接量，降低建筑成本，提高建筑的可使用空间。保证建筑结构用钢的抗震性能、耐火性能及耐候性能，一方面可以增强建筑物在面临地震及火灾等自然灾害时的使用安全，避免发生建筑物坍塌等危险，同时可以更好地防止大气等对钢板的腐蚀，延长建筑用钢板的使用寿命，同时减少防火及耐蚀涂料的用量，节约资源，保护环境。

鞍钢公开的一种专利申请号为201110179940.8的低成本490MPa级建筑结构用耐火钢板及其制造方法，其化学成分为：C：0.03％～0.09％、Si：0.10％～0.38％、Mn：0.55％～1.50％、Nb：0.011％～0.039％、Ti：0.012％～0.050％、Als：0.007％～0.045％、Cr：0.12％～0.49％、Cu：0.10％～0.40％，B：0.0008％～0.0020％，余量为Fe及不可避免的杂质，钢中的杂质元素控制在P≤0.016％，S≤0.006％，[N]≤0.0040％，[O]≤0.0030％。生产工艺流程为：炼钢-精炼-连铸-钢坯加热-两阶段控制轧制-控制冷却-保温自回火-成品，轧制工艺为两阶段控制轧制，终冷温度控制为650～420℃并快速堆垛缓冷保温。该发明钢板具有良好的耐火性能，且纵向低温冲击韧性良好，可满足寒冷地区建筑行业的施工需求，钢板塑性较好，且屈强比≤0.8，可保证良好的抗震性能，同时化学成分简单，除基本元素外，只适量添加B、Ti、Cu、Cr和Nb等，不含Mo元素，成本较低。该文献涉及钢种强度为490MPa，并不具有良好的耐腐蚀性能，且Ti元素上限含量也超过我国现行建筑钢专用标准GB/T 19879《建筑结构用钢板》要求的Ti≤0.03％。

宝钢公开的一种专利申请号为200910048288.9的高性能耐候建筑结构用钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.060％～0.090％、Si≤0.30％、Mn：1.00％～1.40％、P≤0.015％、S≤0.003％、Als：0.035％～0.065％、Cu：0.25％～0.40％、Ni：0.15％～0.40％、Cr：0.40％～0.70％、Ti：0.007％～0.013％、Nb：0.015％～0.030％、V：0.030％～0.060％、N≤0.0045％、Ca：0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免的夹杂。该发明采用热机械处理工艺(TMCP)，获得优良强韧性、强塑性匹配、低屈强比、耐大气腐蚀性、优良焊接性及抗疲劳性能的耐侯钢板，特别适宜于用做无涂装高层建筑结构、桥梁结构，并且能够实现低成本稳定批量工业化生产，但是该发明所加元素较多，且轧制过程中经过三个阶段的轧制工艺，增加了生产成本及制造成本，该发明不具备良好的耐火性能。

武钢公布的一种专利申请号为201410124997.1的屈服强度为460MPa级耐火耐腐蚀抗震建筑用钢及生产方法，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.095％～0.14％或0.176％～0.180％、Si：0.28％或0.51％～0.55％、Mn：1.40％～1.60％、P：≤0.008％、S：≤0.002％、Nb：0.014％～0.021％、Ti：0.004％或0.027％～0.030％、V：0.034％～0.044％、Mo：0.09％～0.29％、W：0.06％～0.12％、Mg：0.0083％～0.0095％、Sn：0.08％～0.13％、O：≤0.0016％，其余为Fe及不可避免的夹杂。该发明工艺为：铁水脱硫-转炉冶炼-真空处理-铸坯加热-分段轧制-冷却-待用。该发明满足耐火、耐蚀及抗震性能要求。该发明在冶炼过程中需要进行真空处理，同时对真空处理过程中Mg及Sn等元素的加入量和加入时间有明确要求，增加处理难度。该发明C元素上限较高，影响碳当量，影响钢板焊接性能。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，根据GB/T 19879《建筑结构用钢板》要求，提供一种新型高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板及其制备方法，保证建筑结构用钢板获得良好的抗震、耐火及耐候的综合性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.03％～0.07％，Mn：0.5％～0.9％，Si：0.10％～0.14％，Nb：0.015％～0.030％，Ti：0.010％～0.015％，Cr：0.10％～0.30％，B：0.001％～0.003％，Cu：0.25％～0.30％，Mo：0.25％～0.40％，Ni：0.45％～0.55％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余为Fe及不可避免的夹杂。

所述的屈服强度为高强度的建筑结构抗震耐火耐候用钢室温拉伸性能为：屈服强度为490-542MPa，抗拉强度为635-705MPa，屈强比为0.73-0.79，延伸率为18.5-22.0％；-20℃条件下冲击功为105-180J，-40℃条件下冲击功为90-160J；DNH系数6.00-6.12％，600℃保温1-3h后，屈服强度为350-410MPa，不低于室温下的2/3。

且上述元素的含量必须同时满足如下关系：

1)C_eq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.425％，且C≤0.09％：确保钢板具有优良的焊接性；

2)P_cm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B＜0.25％；

3)耐候性指数(D_NH)＝26.01Cu+3.88Ni+1.2Cr+1.49Si+17.28P-7.29Cu×Ni-9.10Ni×P-33.39Cu²≥6.0％：保证钢板具有优良的耐候性；

4)Ti/N在2.0～6.0之间：保证形成的TiN粒子均匀细小，减少钢中游离N原子的存在；

5)Mn/C≥10：以保证钢板晶粒均匀细小，且在-40℃下，夏比冲击试样断口纤维率至少高于50％；

6)无因次当量＝Ni+[Cu-2.112Cu²]+[Cr-1.834Cr²]+[1.574Mn-Mn²]-1.017Si≥0.40：降低-40℃铁素体位错1/2<111>(110)运动的P-N力，以确保-40℃下铁素体1/2<111>(110)位错具有较高的可动性，改善钢板的低温韧性。

钢的化学成分是影响高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板性能的关键因素之一，本发明为了使所述钢板获得优异的综合性能，对所述钢板的化学成分进行了限制，原因在于：

C元素可保证建筑用钢的强度和可焊接性。若含量过高，则钢的焊接性能和低温韧性受影响，若过低，则无法保证强度。

Mn元素的添加可以提高强度和改善韧性，提高淬透性，起到脱氧的作用，还可以扩大奥氏体相区，降低Ac₁、Ac₃、Ar₁、Ar₃点的温度，细化铁素体晶粒。若含量过高，则对焊接性能有不利影响，可能会导致中心偏析，降低力学性能均匀性和低温韧性，影响大线能量焊接性，使得钢板的屈强比升高。若含量过低，则难以保证强度。将Mn元素的量控制在0.5％-0.9％的范围之内，扩大了微合金碳氮化物在奥氏体中的固溶度积，避免过多的微合金碳氮化物在轧制过程中因形变诱导析出，同时可以防止在铸坯中的偏析倾向而对焊接性能造成不利影响。

Si元素用于脱氧，可以通过固溶强化提高强度，也可改善钢的耐腐蚀性能。若含量过高，则钢板的塑性和焊接性受到影响，并且影响低温韧性。

Nb元素可抑制加热时的晶粒长大，作为强碳氮化物形成元素，通过轧后冷却过程中析出碳氮化物，产生细晶强化和析出强化，作为控轧控冷中的重要元素，可阻止奥氏体变形后的再结晶，获得薄饼状的奥氏体，有助于细化铁素体和贝氏体组织；Nb的析出物(NbC)溶解度较高，可提高钢在600℃的强度，提高耐火性能；固溶于奥氏体中的Nb可提高淬透性，固溶于铁素体及B中的Nb可提高高温强度，Nb与Mo复合，亦可显著提高钢的高温强度。若含量过高，则使母材韧性和HAZ韧性降低。

Ti元素起到固溶强化和析出强化的作用，同时可以脱氧和固氮，可提高钢的抗时效性。Ti是一种强碳氮化物形成元素，轧后析出的TiN可以阻碍奥氏体晶粒的长大，有效抑制加热时奥氏体晶粒的长大，细化轧制组织晶粒以及焊接时焊接区组织晶粒。TiN溶解度较高，可提高钢在600℃的强度，提高耐火性能。TiC可以在1300℃高温下保持稳定，所以Ti元素的加入起到了细化晶粒的作用，同时有效提高屈服强度和高温强度。若含量过高，则可能导致析出粒子粗大，而析出的过多的TiC可降低钢的低温韧性和焊接韧性。

B元素是一种表面活性元素，易在奥氏体晶界发生偏析，抑制先共析铁素体的形核与长大，提高淬透性和强度。B的先晶界偏析可以抑制Nb的晶界偏析，促使Nb的固溶，B可保证耐火钢常规性能和高温性能。若过量，则淬透性饱和，且可能形成对韧性有害的析出物并在奥氏体晶界发生偏聚，使得晶界位错密度升高，晶界易于发生开裂，影响热加工性能。

Cr元素可以提高强度和淬透性，提高高温性能和耐大气腐蚀性能，与Mo复合可有效提高钢的耐火及耐盐雾腐蚀能力，改善HAZ的再热脆化，并通过形成微细的Cr的碳化物而抑制使晶界脆化的粗大碳化物的形成及C向晶界的偏析。若过量，则影响韧性并引起回火脆化，损害焊接性能。

Cu元素是一种奥氏体稳定化的元素，其以细小的析出粒子状态存在于钢中，起到析出强化的作用，其析出物可有效提高钢的高温强度和耐大气腐蚀能力。若添加量＜0.25％，则耐大气腐蚀能力下降；若过量，则热轧和正火时形成细小弥散的ε-Cu沉淀，损害低温韧性，可能产生铜脆，会形成裂纹，同时碳当量也增加，增加成本。

Mo元素是提高耐火性能最有效的元素，起析出强化作用，提高淬透性，抑制P、S等杂质元素在晶界的偏聚，降低回火脆性，提高钢的耐延迟断裂性能，提高腐蚀的均匀性，抑制局部腐蚀，Mo与微合金元素复合添加还可以提高微合金析出相的高温稳定尺寸，降低其粗化倾向，提高沉淀强化。若过量，则生产成本增加，回火焊接性和气割性劣化。

Ni元素是钢板获得优良低温韧性不可缺少的元素，可改善钢板无涂装耐候性，防止铜脆发生，减少因Cu产生的表面裂纹，Ni也有耐大气腐蚀的能力。

P和S元素：钢中的杂质元素，会显著降低钢板强韧性和焊接性能，其含量应分别控制在0.025％和0.015％以内。

所述的高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板制备方法，包括以下步骤：

(1)采用真空冶炼获得具有本发明成分的钢水，并浇铸成钢坯，其中，所述的钢坯化学成分及重量百分比为：C：0.03％～0.07％，Mn：0.5％～0.9％，Si：0.10％～0.14％，Nb：0.015％～0.030％，Ti：0.010％～0.015％，Cr：0.10％～0.30％，B：0.001％～0.003％，Cu：0.25％～0.30％，Mo：0.25％～0.40％，Ni：0.45％～0.55％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余为Fe及不可避免的夹杂；

(2)将钢坯加热到1200-1220℃，保温处理2～6h后，再进行粗轧与精轧的两阶段轧制，其中：

第一阶段粗轧，开轧温度为1090-1135℃，终轧温度为1020-1110℃，粗轧4～5道次，单道次压下率10-15％，总压下率为40-55％，获得粗轧板；

第二阶段精轧，开轧温度在890-930℃，终轧温度为845-890℃，精轧7～9道次，单道次压下率15-20％，总压下率为30-45％，获得精轧板；

(3)精轧板空冷至800-830℃后，进行两阶段冷却，其中：

一阶冷却，开冷温度为800-830℃，终冷温度为550-580℃，冷却速度为18～22℃/s；

二阶冷却，冷却方式为缓冷坑或石棉包裹缓慢冷却到室温，制得高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板，所述的钢板厚度为8～80mm。

所述的步骤(1)中，钢坯厚度为200-400mm。

所述的步骤(2)中，加热保温时间按钢坯厚度7-9min/cm计算。

所述的步骤(2)中，粗轧板厚度为40～200mm。

本发明与现有已公开的高性能建筑结构钢的最大区别是能够同时具备低屈强比、抗震、耐腐蚀、耐火、易焊接等多项性能，现有其它高性能建筑结构钢板一般只具有本发明的部分功能。

本发明的微观组织是“针状铁素体+贝氏体铁素体+M/A组元多相复合组织”，现有同等强度级别的高性能高建钢微观组织一般为“回火贝氏体+M/A岛”，本发明的微观组织中具有针状铁素体相的种类更多，在保证强度的同时增加了冲击韧性，降低了屈强比。而且本发明直接通过适当的控冷工艺获得贝氏体铁素体和针状铁素体，与现有技术先关专利中获得的“回火贝氏体+M/A岛”组织的建筑结构钢板的生产工艺更简化，且无需要回火。本发明的微观组织不存在淬火后的组织，相应亦不需要淬火工艺，使工艺与制备成本大幅降低。

在本发明成分的制定时考虑了显著提高耐腐蚀性的Cu、Cr、Ni，还加入了显著提高淬透性和耐火性能的Mo以及提高耐火性的Nb、Ti，各合金元素的具体含量要满足以下的相互关联关系，以确保钢板的综合性能：C_eq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.425％，且P_cm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B＜0.25％，以确保钢板具有优良的焊接性；耐候性指数(D_NH)＝26.01Cu+3.88Ni+1.2Cr+1.49Si+17.28P-7.29Cu×Ni-9.10Ni×P-33.39Cu²≥6.0％，以保证钢板具有优良的耐候性；对某个单一合金元素也有成分范围的要求，如Mn元素的添加可以提高强度和改善韧性，提高淬透性，起到脱氧的作用，还可以扩大奥氏体相区，降低Ac₁、Ac₃、Ar₁、Ar₃点的温度，细化铁素体晶粒。若含量过高，则对焊接性能有不利影响，可能会导致中心偏析，降低力学性能均匀性和低温韧性，影响大线能量焊接性，使得钢板的屈强比升高。若含量过低，则难以保证强度。所以本发明将Mn元素的量控制在0.5％-0.9％的范围之内，扩大了微合金碳氮化物在奥氏体中的固溶度积，避免过多的微合金碳氮化物在轧制过程中因形变诱导析出，同时可以防止在铸坯中的偏析倾向而对焊接性能造成不利影响。

为实现良好的综合性能，本发明的成分设计采用低碳+低钼+铌钛硼铬铜镍的设计体系，Mo是保证钢的耐火性能的主要合金元素，Nb、V、Ti是主要的微合金元素，复合添加Mo和Nb可以提高晶粒边界的强度，抑制沉淀在晶界上发生，改善钢的高温力学性能；在钢中加入Cu、Cr、Ni等微合金元素，提高锈层的致密性，保证钢板的耐候性能；通过调节钢板的屈强比，保证钢板的抗震性能。生产工艺为：炼钢-精炼-连铸-钢坯加热-两阶段控轧控冷-缓冷-成品。制备过程利用先进控制轧制与控制冷却技术调控针状铁素体+贝氏体铁素体+M/A组元多相复合组织，获得高强-高韧-低屈强比综合性能。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明在成分设计中采用低碳+低钼+铌钛硼铬铜镍的设计体系，各元素添加量相对较少，在保证钢板获得优异性能的同时节约生产成本，在工艺中采用控制轧制及控制冷却技术，生产工艺成本低，且该发明综合考虑建筑结构用钢板的抗震性能、耐火性能及耐候性能，应用前景广阔，延长钢板使用寿命和全寿命服役周期，节约材料，保护环境。

附图说明：

图1是本发明实施例1制备的高强度建筑结构抗震耐火耐候用钢的光学显微组织照片；

图2是本发明实施例1制备的高强度建筑结构抗震耐火耐候用钢进行拉伸试验时的工程应力-应变曲线图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

以下通过实例对本发明作进一步说明。

本发明为高强度建筑结构抗震耐火耐候钢的制造方法，具体生产步骤如下：

(1)冶炼。进行铁水预处理工艺，之后采用转炉进行冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼完成精炼处理，使钢的化学成分及重量百分比为：C：0.03％～0.07％，Mn：0.5％～0.9％，Si：0.10％～0.14％，Nb：0.015％～0.030％，Ti：0.010％～0.015％，Cr：0.10％～0.30％，B：0.001％～0.003％，Cu：0.25％～0.30％，Mo：0.25％～0.40％，Ni：0.45％～0.55％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余为Fe及不可避免的夹杂。精炼完毕后进入连铸工序，最终获得连铸坯厚度为200～400mm；

(2)控制轧制。将连铸坯开坯后，装入加热炉中进行加热，加热温度为1220℃，加热时间按8min/cm计算，各实例依据原始坯料厚度不同进行相应保温时间选择，具体保温2～6h，保证钢坯均匀完全受热，随后利用四辊可逆轧机进行两阶段轧制，粗轧前对表面进行，粗轧开始温度为1125±10℃，终轧温度为1020-1110℃，粗轧4～5道次，每道次压下率10-15％，总压下率为40-55％，粗轧板厚度为40～200mm；二阶段开轧温度890-930℃，精轧7～9道次，终轧温度控制在845-890℃，单道次压下率15-20％，总压下率为30-45％，最终获得的精轧板厚度为8～80mm。

(3)控制冷却。轧制完成后将钢板空冷至800-830℃，之后进行第一阶段冷却，第一阶段冷却的开始温度设定在800-830℃，终冷温度设定在550-580℃，层流冷却速度18～22℃/s，一阶段冷却达到在线淬火效果，可以细化有效晶粒的尺寸，其中，通过空冷为钢板提供充分的弛豫时间，使组织发生充分转变；随后进行第二阶段冷却，第二阶段冷却方式为石棉缓冷至室温。

表1为本发明各实施例的化学成分wt％。

表2为本发明各实施例的主要工艺参数。

表3为本发明各实施例的力学性能。

以下实施例3、6和13中：

粗轧5个道次，道次压下率为10％、11％、12％、12％、12％，粗轧总压下率46.3％；

精轧7个道次，道次压下率为15％、15％、17％、20％、20％、16％、15％，精轧总压下率40.7％。

实施例7、10和12中：

粗轧5个道次，道次压下率为10％、12％、12％、13％、14％，粗轧总压下率52.7％；

精轧9个道次，道次压下率为15％、15％、16％、16％、18％、17％、17％、17％、15％精轧总压下率37.6％。

实施例1、2、4、5、8、9、11和14中：

粗轧5个道次，道次压下率为10％、12％、12％、13％、14％，粗轧总压下率48.9％；

精轧9个道次，道次压下率为15％、16％、16％、18％、19％、20％、20％、18％、16％，精轧总压下率42％。

实施例1制备的高强度建筑结构抗震耐火耐候用钢的光学显微组织照片如图1所示，可见其微观组织为“针状铁素体+贝氏体+M/A组元”多相复合组织，这保证了发明钢种良好的强韧匹配性和较低的屈强比；制备的钢进行拉伸试验时的工程应力-应变曲线图如图2所示。

实施例2-14制备的高强度建筑结构抗震耐火耐候用钢的光学显微组织均为“针状铁素体+贝氏体+M/A组元”多相复合组织。

对比例1-1

同实施例1，区别在于，终冷温度为590℃，制得最终产品，经检测，微观组织中有珠光体(P)出现，且M/A岛的数量下降，微观组织为“针状铁素体+贝氏体铁素体+P+M/A组元(少)多相复合组织”，屈服强度为442MPa，-20℃条件下低温冲击韧性为61J，-40℃条件下低温冲击韧性为40J，，同时获得的微观组织中大角度晶界也会大幅减少，均晶粒度也较大，无法满足本发明优异综合性能的要求。600℃高温下的屈服强度为292MPa，小于常温下强度的2/3，无法满足耐火性能要求。

对比例1-2

同实施例1，区别在于，终冷温度为545℃，制得最终产品，经检测，微观组织中会大量出现板条贝氏体(LB)，相应的粒状贝氏体(GB)的占比大幅减少，钢板延伸率为17.7％，且板条贝氏体中的M/A岛颗粒排列趋于直线，容易成为裂纹扩展的路径而导致钢的韧性降低，钢板-20℃条件下低温冲击韧性为75J，-40℃条件下低温冲击韧性为63J，钢板相对于Q345B的腐蚀失重率达到39％，无法满足目标钢的塑性、韧性及耐腐蚀性能要求。

对比例2-1

同实施例2，区别在于，终冷温度为594℃，制得最终产品，经检测，微观组织中有珠光体(P)出现，且M/A岛的数量下降，微观组织为“针状铁素体+贝氏体铁素体+P+M/A组元(少)多相复合组织”，屈服强度为437MPa，-20℃条件下低温冲击韧性为53J，-40℃条件下低温冲击韧性为37J，，同时获得的微观组织中大角度晶界也会大幅减少，均晶粒度也较大，无法满足本发明优异综合性能的要求。600℃高温下的屈服强度为279MPa，小于常温下强度的2/3，无法满足耐火性能要求。

对比例2-2

同实施例6，区别在于，终冷温度为530℃，制得最终产品，经检测，微观组织中会大量出现板条贝氏体(LB)，相应的粒状贝氏体(GB)的占比大幅减少，钢板延伸率为16.7％，且板条贝氏体中的M/A岛颗粒排列趋于直线，容易成为裂纹扩展的路径而导致钢的韧性降低，钢板-20℃条件下低温冲击韧性为68J，-40℃条件下低温冲击韧性为31J，钢板相对于Q345B的腐蚀失重率达到34％，无法满足目标钢的塑性、韧性及耐腐蚀性能要求。

对比例6-1

同实施例6，区别在于，终冷温度为586℃，制得最终产品，经检测，微观组织中有珠光体(P)出现，且M/A岛的数量下降，微观组织为“针状铁素体+贝氏体铁素体+P+M/A组元(少)多相复合组织”，屈服强度为447MPa，-20℃条件下低温冲击韧性为65J，-40℃条件下低温冲击韧性为41J，同时获得的微观组织中大角度晶界也会大幅减少，均晶粒度也较粗大，无法满足本发明优异综合性能的要求。600℃高温下的屈服强度为295MPa，小于常温下强度的2/3，无法满足耐火性能要求。

对比例6-2

同实施例6，区别在于，终冷温度为541℃，制得最终产品，经检测，微观组织中会大量出现板条贝氏体(LB)，相应的粒状贝氏体(GB)的占比大幅减少，钢板延伸率为17.3％，且板条贝氏体中的M/A岛颗粒排列趋于直线，容易成为裂纹扩展的路径而导致钢的韧性降低，钢板-20℃条件下低温冲击韧性为79J，-40℃条件下低温冲击韧性为67J，钢板相对于Q345B的腐蚀失重率达到43％，无法满足目标钢的塑性、韧性及耐腐蚀性能要求。

表1各实验钢的化学成分wt％

表2各实施例的主要工艺参数

表3各实施例的力学性能

Claims

1.一种高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板制备方法，其特征在于，所述的高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板化学成分及重量百分比含量为：C：0.03%，Mn：0.6%，Si：0.14%，Nb：0.020%，Ti：0.012%，Cr：0.10%，B：0.002%，Cu：0.27%，Mo：0.35%，Ni：0.52%，P≤0.025%，S≤0.015%，其余为Fe及不可避免的夹杂；

所述的高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板屈强比为0.76-0.79，延伸率为20.6-22.0%；-20℃条件下冲击功为165-180J，-40℃条件下冲击功为147-160J，屈服强度为490-542MPa，抗拉强度为635-705MPa，DNH系数6.00-6.12%，600℃保温1-3h后，屈服强度为375-410MPa，不低于室温下的2/3；

所述的方法包括以下步骤：

(1)采用真空冶炼获得具有本发明成分的钢水，并浇铸成钢坯，其中，所述的钢坯化学成分及重量百分比为：C：0.03%，Mn：0.6%，Si：0.14%，Nb：0.020%，Ti：0.012%，Cr：0.10%，B：0.002%，Cu：0.27%，Mo：0.35%，Ni：0.52%，P≤0.025%，S≤0.015%，其余为Fe及不可避免的夹杂；

(2)将钢坯加热到1200-1220℃，保温处理2~6h后，再进行粗轧与精轧的两阶段轧制，其中：

第一阶段粗轧，开轧温度为1090-1135℃，终轧温度为1020-1110℃，粗轧4~5道次，单道次压下率10-15%，总压下率为40-55%，获得粗轧板；

第二阶段精轧，开轧温度在890-930℃，终轧温度为845-890℃，精轧7~9道次，单道次压下率15-20%，总压下率为30-45%，获得精轧板；

(3)进行两阶段冷却，其中：

一阶冷却，开冷温度为800-830℃，终冷温度为557-580℃，冷却速度为18~22℃/s；

二阶冷却，冷却方式为缓冷坑或石棉包裹缓慢冷却到室温，制得高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板，所述的钢板厚度为8~80mm。

2.根据权利要求1所述的高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，钢坯厚度为200-400mm。

3.根据权利要求1所述的高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，加热保温时间按钢坯厚度7-9min/cm计算。

4.根据权利要求1所述的高强度建筑结构用抗震耐火耐候钢板制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，粗轧板厚度为40~200mm。