CN114196886B - 一种建筑用低屈强比抗震yf927钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于抗震钢材领域，提供了一种建筑用低屈强比抗震YF927钢，包括如下重量百分比的组分：C：0.10～0.30％；Si：0.26～0.58％；Mn：0.18～0.85％；S：0.001～0.03％；P：0.001～0.025％；Cr：0.10～0.60％；Mo：0.10～0.52％；Ni：0.10～0.55％，余量为Fe及不可避免的杂质，本发明还提供了上述抗震钢的制备方法，包括如下步骤：S1加热：采用加热炉加热钢坯，加热炉温度为1240℃～1250℃，保温加热时间为2～8min/mm；S2热轧：采用两阶段热轧，粗轧阶段温度控制为960℃～980℃，精轧阶段温度控制在900℃～920℃；S3冷却：轧后开冷温度控制在760～830℃，返红温度为720～756℃，冷却速度3℃/s。本发明的抗震钢能够达到屈强比＜0.6且抗拉强度高于400Mpa的要求，达到现有LY225牌号钢材所不具有的性能优势，更符合实际建筑用需求。

Description

一种建筑用低屈强比抗震YF927钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材领域，具体涉及一种建筑用低屈强比抗震YF927钢及其制备方法。
背景技术
随着地震的频发，抗震钢材的需求也越来越多样化，低屈强比抗震用钢因其具有屈强比低且范围窄、延展性高、韧性高、塑性变形能力好等优点，被广泛应用于建筑抗震材料领域。这类抗震用钢作为柱、梁等构件屈服点低的减震构件，当地震发生时，首先使其屈服，靠反复荷载滞后，吸收地震产生的能量，具有成本低，可靠性强和耐久性等优点。
LY225是一种常用的抗震钢，GB/28905-2012中对该牌号抗震钢的力学性能的要求如下表1所示：
表1 LY225的力学性能要求
Figure BDA0003415889300000011
在实际应用中，对该牌号的抗震钢的抗震性能提出了更高的要求，要求其屈强比更低且抗拉强度高于400MPa。
现有技术给出了多种满足LY225性能要求的钢材配方，如低屈服点抗震用LY225钢板的研制与开发宽厚板2019年2月刘丹，王东阳等；建筑结构用低屈服点抗震钢板LY225的研制开发第十二届中国钢铁年会论文集王晓书，邓建军等，这两篇文献均公开了一种LY225钢材的配方，申请号为CN202110749961.2的专利公开了一种资源节约型290MPa级建筑抗震耗能结构用钢板及其制造与应用，申请号为CN201910431896.1的专利公开了一种290Mpa级抗震用低屈服强度钢及其制造方法。
上述专利和文献公开的钢材均满足GB/28905-2012中LY225的力学性能的要求，但是其均未能达到实际中对于屈强比小于0.6且抗拉强度高于400Mpa的要求。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种建筑用低屈强比抗震YF927钢，其能够达到屈强比＜0.6且抗拉强度高于400MPa的要求，达到现有LY225牌号钢材所不具有的性能优势，更符合实际建筑用需求。
本发明的第二目的在于提供该建筑用低屈强比抗震YF927钢的制备方法，能够在现有设备和工艺上完成制备，制备工艺简单，制备效率高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
首先，本发明提供了一种建筑用低屈强比抗震钢，命名为YF927，包括如下重量百分比的组分：C：0.10～0.30％；Si：0.26～0.58％；Mn：0.18～0.85％；S：0.001～0.03％；P：0.001～0.025％；Cr：0.10～0.60％；Mo：0.10～0.52％；Ni：0.10～0.55％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，包括如下重量百分比的组分：C：0.11～0.13％；Si：0.36～0.38％；Mn：0.78～0.82％；S：0.0019～0.0022％；P：0.0039～0.0042％；Cr：0.01～0.03％；Mo：0.0048～0.0052％；Ni：0.50～0.53％，余量为Fe及不可避免的杂质。
其中一个优选配方为：包括如下重量百分比的组分：C：0.12％；Si：0.37％；Mn：0.79％；S：0.002％；P：0.004％；Cr：0.01％；Mo：0.005％；Ni：0.52％，余量为Fe及不可避免的杂质。
其中一个优选配方为：包括如下重量百分比的组分：C：0.11％；Si：0.38％；Mn：0.78％；S：0.0022％；P：0.0042％；Cr：0.03％；Mo：0.0048％；Ni：0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
其中一个优选配方为：包括如下重量百分比的组分：C：0.13％；Si：0.38％；Mn：0.82％；S：0.0019％；P：0.0039％；Cr：0.01％；Mo：0.0052％；Ni：0.53％，余量为Fe及不可避免的杂质。
其中一个优选配方为：包括如下重量百分比的组分：C：0.12％；Si：0.37％；Mn：0.81％；S：0.002％；P：0.0041％；Cr：0.015％；Mo：0.0049％；Ni：0.51％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的钢板厚度优选为≤60mm。
为了达到本发明的钢板的力学性质设计目标，发明人在充分了解各组分的作用以及各组分之间相互作用关系的基础上进行了创造性的设计，具体分析如下：
C是主要的固溶强化元素，是决定强度的主要因素，碳的含量增高，强度和硬度增高，但塑性和冲击韧性下降，脆性变差，因此，本发明选择C含量在0.10～0.30％，优选为0.11～0.13％；
Si在钢中以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，加入少量的硅，能提高钢的强度，硬度和弹性，能使钢脱氧；但是硅的含量过高，会导致钢的塑性和冲击韧性下降，冷脆性增大，可焊性和抗腐蚀性变差，因此，本发明选择Si含量在0.26～0.58％，优选为0.36～0.38％；
Mn是重要的强韧化元素，能够提高钢的强度和硬度，可使钢脱氧去硫，少量锰可降低脆性，改善塑性、韧性、热加工性和焊接性能；但是含量较高则会使得钢的塑性和韧性下降，因此，本发明选择Mn含量在0.18～0.85％，优选为0.78～0.82％；
S是一种常规认知上的有害元素，通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能产生影响，含量较高时，会影响焊接性能、韧性和抗蚀性，因此，本发明严格控制S含量为0.001～0.03％，优选为0.0019～0.0022％；
P也是一种常规认知上的有害元素，磷含量过高，会使得低温下钢变脆，高温下钢缺乏塑性和韧性；但是磷也能在一定程度上提高钢的强度，因此本发明控制P的含量为0.001～0.025％，优选为0.0039～0.0042％；
Cr能够显著提高钢材的硬度、强度和耐磨性，但是其同时会对塑性和韧性产生不良影响，因此，本发明控制Cr的含量为0.10～0.60％，优选为0.01～0.03％；
Mo能使得钢的晶粒细化，提高其淬透性和热强性，能够防止钢材变脆，在高温时保持足够的强度和抗蠕变性能，但过高的Mo含量会恶化钢的低温韧性和焊接性能，因此，本发明控制Mo的含量为0.10～0.52％，优选为0.0048～0.0052％；
Ni是扩大奥氏体区元素，能够提高钢的强度，保持良好的塑性和韧性，因此，本发明在制备过程中加入了0.10～0.55％的Ni，优选加入0.50～0.53％的Ni。
本发明还提供了上述建筑用低屈强比抗震YF927钢的制备方法，包括如下步骤：
S1加热：采用加热炉加热钢坯，加热炉温度为1240℃～1250℃，保温加热时间为2～8min/mm钢板，优选2～3min/mm钢板；
S2热轧：钢板从加热炉出来后，抛钢至轧钢台，抛钢速度为1～3m/s，采用两阶段热轧，粗轧阶段温度控制为960～980℃，精轧阶段温度控制在900～920℃；
S3冷却：采用ACC层流冷却方式冷却，开冷温度控制在760～830℃，返红温度为720～756℃，冷却速度3℃/s。
本发明充分利用各组分的性能以及各组分之间的相互协同/抑制关系，选择上述各组分以本发明的含量组合，并利用本发明的制备方法进行制备，最终得到了Rm＞420MPa，Rp0.2＞220MPa，Rp0.2/Rm≤0.6，A≥38％，Z≥70％，KV2(0℃)≥135J，且HB≥120的钢材YF927。
本发明的有益效果是：
本发明的抗震YF927钢，成分设计经济、合理，可以达到Rm＞420MPa，Rp0.2＞220MPa，Rp0.2/Rm≤0.6，A≥38％，Z≥70％，KV2(0℃)≥135J，且HB≥120的优异性能，较现有的LY225牌号钢具有更佳优异的屈强比和更高的抗拉强度，在实际应用中，具有更佳优异的抗震性能和更广泛的应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。实施例中未表注具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或一起未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征或/和步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1～实施例4
实施例1～实施例4分别提供了一种建筑用低屈强比抗震YF927钢，各实施例的成分及含量如表2所示：
表2各实施例的成分含量
C/％ Si/％ Mn/％ S/％ P/％ Cr/％ Mo/％ Ni/％
实施例1 0.12 0.37 0.79 0.002 0.004 0.01 0.005 0.52
实施例2 0.11 0.38 0.78 0.0022 0.0042 0.03 0.0048 0.50
实施例3 0.13 0.38 0.82 0.0019 0.0039 0.01 0.0052 0.53
实施例4 0.12 0.37 0.81 0.002 0.0041 0.015 0.0049 0.51
实施例1～实施例4的建筑用低屈强比抗震YF927钢的制备方法完全相同，均包括如下步骤：
S1加热：采用加热炉加热钢坯，加热炉温度为1245℃，保温加热时间为3min/mm；
S2热轧：钢板从加热炉出来后，抛钢至轧钢台，抛钢速度为2m/s，采用两阶段热轧，粗轧阶段温度控制为970℃，精轧阶段温度控制在920℃；
S3冷却：采用ACC层流冷却方式冷却，开冷温度控制在780℃，返红温度为756℃，冷却速度3℃/s。
上述实施例制备的钢板厚度均为60mm。
上述实施例的制备方法还包括钢坯的制备，具体的钢坯的制备方法与现有技术完全相同，在此不再赘述。
实验例
测定各实施例制备得到的钢板的各项性能指标，各性能指标的测定均按照GBT28905-2012的要求测定，结果如表3所示：
表3各实施例制备钢板的性能指标
Figure BDA0003415889300000071
由表3可以得知，本发明各实施例制备得到的钢板均具有优异的力学性能，能够显著降低现有LY225牌号钢材的屈强比，且屈服强度较低，抗拉强度高于420MPa，能够符合现有建筑用抗震钢提出的差异化的需求，具有很好的应用前景。
本发明不限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：
C：0.11~0.13%；Si：0.36~0.38%；Mn：0.78~0.82%；S：0.0019~0.0022%；P：0.0039~0.0042%；Cr：0.01~0.03%；Mo：0.0048~0.0052%；Ni：0.50~0.53%，余量为Fe及不可避免的杂质；
所述建筑用低屈强比抗震YF927钢的制备方法，包括如下步骤：
S1 加热：采用加热炉加热钢坯，加热炉温度为1240℃~1250℃，保温加热时间为2~8min/mm钢板；
S2 热轧：采用两阶段热轧，粗轧阶段温度控制为960℃~980℃，精轧阶段温度控制在900℃～920℃；
S3 冷却：轧后开冷温度控制在760~830℃，返红温度为720~756℃，冷却速度3℃/s；
所述低屈强比抗震YF927钢达到Rm＞420MPa，Rp0.2＞220MPa，Rp0.2/Rm≤0.6，A≥38%，Z≥70%，KV2（0℃）≥135J，且HB≥120。
2.根据权利要求1所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：
C：0.12%；Si：0.37%；Mn：0.79%；S：0.002%；P：0.004%；Cr：0.01%；Mo：0.005%；Ni：0.52%，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：
C：0.11%；Si：0.38%；Mn：0.78%；S：0.0022%；P：0.0042%；Cr：0.03%；Mo：0.0048%；Ni：0.50%，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：
C：0.13%；Si：0.38%；Mn：0.82%；S：0.0019%；P：0.0039%；Cr：0.01%；Mo：0.0052%；Ni：0.53%，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：
C：0.12%；Si：0.37%；Mn：0.81%；S：0.002%；P：0.0041%；Cr：0.015%；Mo：0.0049%；Ni：0.51%，余量为Fe及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1~5任一所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，所述抗震YF927钢的钢板厚度≤60mm。
7.根据权利要求1所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，步骤S1中，保温加热时间为2~3min/mm钢板。
8.根据权利要求1所述的建筑用低屈强比抗震YF927钢，其特征在于，步骤S2中，钢板从加热炉出来后，抛钢至轧钢台，抛钢速度为1~3m/s。
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