專利名稱：：一種耐火鋼、耐火無縫鋼管及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種耐火鋼、耐火無縫鋼管及其生產(chǎn)方法，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的大型建筑、高層建筑不斷涌現(xiàn)，人們越來越重視鋼結(jié)構(gòu)的防火安全性，特別是美國"9.11"事件發(fā)生后，對建筑用鋼材的防火性能又提出了新的要求。國內(nèi)對于建筑用耐火無縫鋼管的研發(fā)處于空白狀態(tài)。國外耐火鋼的研究及報(bào)道主要集中于日本。如申請?zhí)枮镴P20020094834(CN1643167，W003087414，TW235769B)的專利申請公開了一種耐高溫(60080(TC)l小時(shí)左右的建筑結(jié)構(gòu)用低碳合金高強(qiáng)度鋼(鋼板、鋼管、型鋼、線材)的制造方法，該鋼以質(zhì)量^計(jì)含有C:至少為0.005%且小于0.08%，Si:0.5%或以下，Mn:0.11.6%，P:0.02%或以下，S:0.01%或以下，Mo:0.11.5%，Nb:0.030.3%，Ti:0.025%或以下，B:0.00050.003%，Al:0.06%或以下，N:0.006%或以下，余量為Fe與不可避免的雜質(zhì)，且由常溫時(shí)的屈服應(yīng)力對高溫時(shí)的屈服應(yīng)力進(jìn)行無量綱化處理的應(yīng)力降低率(高溫屈服應(yīng)力/常溫屈服應(yīng)力)P在鋼材溫度T(°C)為60080(TC的范圍內(nèi)，滿足p》-0.0029XT+2.80。但該耐火鋼中的C含量為O.005%0.08%，用其通過熱軋工藝制造建筑耐火用耐火無縫鋼管，常溫下屈服強(qiáng)度不能達(dá)到400MPa以上，如要制造高性能建筑耐火無縫鋼管，則必須經(jīng)過熱處理，這樣會(huì)使制造成本增加。又如JP10204529的專利公開了一種耐火鋼，其鋼坯化學(xué)成分為(％):C:0.04-0.15，Si:《0.50，Mii:0.5-1.7，Mo:0.1-1.0，Al:《0.010，N:《0.012，此外還包括一種或一種以上的V:0.01-0.10，Nb:0.01-0.04，Cr:0.1-0.5，余量為Fe與不可避免的雜質(zhì)。其軋制工藝為鋼坯加熱經(jīng)熱穿孔和軋制，變形量》30%，終軋溫度》900度，然后空冷。在9001000度之間正火，在500700度之間回火。該合金鋼的生產(chǎn)需要添加釩元素，而釩氮合金價(jià)格昂貴，且V鋼對生產(chǎn)中的過程控制要求很嚴(yán)，對溫度的變化很敏感，生產(chǎn)中一旦發(fā)生設(shè)備故障或人為失誤，就會(huì)使鋼管的韌性變差，影響鋼管的屈強(qiáng)比。因此，本領(lǐng)域目前迫切需求一種不需要后續(xù)熱處理，工序簡潔，流程短，成本低且不添加釩的耐火無縫鋼管。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種耐火鋼，該耐火鋼不添加釩且用其生產(chǎn)耐火無縫鋼管時(shí)不需要后續(xù)熱處理。本發(fā)明耐火鋼，其化學(xué)成分重量配比為C:0.080.20%，Si:0.200.45%，Mn:1.001.400%，Nb:o.020.05°%，Mo:0.300.60°%，Cr:0.501.10°%，Al:0.0150.060%，Ti:0.010.15%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。上述的不可避免的雜質(zhì)包括P和S，一般地，P和S的含量為P:《0.020%、S:《0.020%上述的不可避免的雜質(zhì)包括Ni和Cu，適量的Ni和Cu可提高鋼的耐候性，但Ni和Cu含量過大，則會(huì)降低耐火鋼性能，Ni和Cu的含量優(yōu)選為Ni:《0.30%，Cu:《0.20%。本發(fā)明耐火鋼中的C和Mn是成分設(shè)計(jì)中最基本的元素。C是傳統(tǒng)的最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，鋼的強(qiáng)度幾乎是隨C。/。的增加呈直線增加，為改善鋼的焊接性，碳含量一般控制在0.2以下。本發(fā)明耐火鋼中的Mo固溶于鐵素體中，高溫下Mo在鐵素體中的擴(kuò)散速度較慢，可顯著提高鋼的高溫強(qiáng)度與蠕變強(qiáng)度。研究表明，固溶的Mo容易在晶界上偏聚，提高鋼的高溫強(qiáng)度；Mo還可以增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，加Mo后鋼中貝氏體體積分?jǐn)?shù)增加，高位錯(cuò)密度的貝氏體組織使耐火鋼獲得了良好的高溫性能。本發(fā)明耐火鋼中的Cr可以有效提高鋼的高溫抗氧化性和抗蠕變性能。但Cr與Mo等共同加入時(shí)對鋼的高溫性能較為復(fù)雜。在耐火鋼中添加Cr可提高鋼的耐熱性，但鋼中添加這類貴金屬元素，將大幅增加生產(chǎn)成本，因此，本發(fā)明耐火鋼只添加少量Cr。本發(fā)明耐火鋼中的Nb在高溫下析出針狀鐵素體組織，可顯著提高鋼的高溫強(qiáng)度，復(fù)合添加Mo-Nb可產(chǎn)生更好的沉淀強(qiáng)化效果，比單獨(dú)添加Nb的效果要好，不但提高鋼材高溫屈服強(qiáng)度，也可以滿足抗地震(屈強(qiáng)比《80%)性能的要求。Ti的作用與Nb相似。本發(fā)明耐火鋼中的A1可以提高鋼的高溫強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種由上述耐火鋼制備的耐火無縫鋼管。其中，上述耐火無縫鋼管的鐵素體含量為5065%，珠光體含量為1530%，粒狀貝氏體含量為1035%。其中，上述耐火無縫鋼管在2(TC時(shí)，其屈服強(qiáng)度可達(dá)500MPa以上，屈強(qiáng)比<80%。其中，上述耐火無縫鋼管在60(TC下保溫1.53小時(shí)后的屈服強(qiáng)度》其在2(TC時(shí)的屈服強(qiáng)度的2/3，即os，6oo。c》(2/3)os，2o。c。本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是提供一種上述耐火無縫鋼管的生產(chǎn)方法。本發(fā)明耐火無縫鋼管的生產(chǎn)方法為鋼錠(坯)加熱，出鋼溫度為1240126(TC，管坯均勻加熱；穿孔機(jī)頂前壓下量5%，終軋溫度為950108(TC，其余過程與常規(guī)耐火無縫鋼管生產(chǎn)方法相同。上述耐火無縫鋼管的生產(chǎn)方法，出鋼溫度控制在1240126(TC的目的是為了發(fā)揮Nb，Mo等合金元素的固溶強(qiáng)化效果，在坯料加熱期間使之充分溶解，又不使奧氏體晶粒過分粗化導(dǎo)致鋼管韌性降低；終軋溫度控制在950108(TC的目的是為了得到對高溫強(qiáng)度有利的貝氏體組織，使鋼的組織粗化、貝氏體體積分?jǐn)?shù)增加，從而提高鋼管的高溫強(qiáng)度。本發(fā)明耐火無縫鋼管，具有如下優(yōu)點(diǎn)①成本低，不含釩，工藝簡潔，適合大規(guī)模生產(chǎn)，性能穩(wěn)定；②生產(chǎn)時(shí)，不需要后續(xù)熱處理，節(jié)能減排，降低了生產(chǎn)成本；③耐火性好60(TC下保溫13小時(shí)，os，600。C》(2/3)os，20。c④抗震性好室溫下屈強(qiáng)比<80%焊接性良好；⑤室溫力學(xué)性能及其他質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到普通用低合金高強(qiáng)度鋼標(biāo)準(zhǔn)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例l本發(fā)明耐火無縫鋼管及其性能測定結(jié)果1、耐火無縫鋼管用鋼化學(xué)成分，如表1所示。表l耐火鋼化學(xué)成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2、軋制在340連軋機(jī)組軋制，鋼錠(坯)按12401260。C加熱，管坯加熱均勻。穿孔機(jī)頂前壓下量5%，定徑前不開高壓水，終軋溫度為950108(TC。生產(chǎn)過程中隨時(shí)檢査變形工具質(zhì)量狀況，加強(qiáng)工具潤滑，確保鋼管表面無劃傷、裂紋、裂縫、軋折、結(jié)疤等缺陷。3、鋼管鐵素體、珠光體、粒狀貝氏體含量測定，結(jié)果如表所示。表2鐵素體、珠光體、粒狀貝氏體含量測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4、鋼管室溫性能測定，結(jié)果如表3所示。表3鋼管室溫性<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表3可以看出，本發(fā)明耐火無縫鋼管在室溫下的屈服強(qiáng)度可達(dá)到545MPa以上；屈強(qiáng)比均小于70%，滿足室溫屈強(qiáng)比YR(os/ob)《80%的要求。5、60(TC下鋼管性能測定用LJ5000高拉試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行高溫拉力試驗(yàn)，在60(TC下保溫1.5h鋼管性能如表4所示。表460(TC下鋼管性能測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表4可以看出，本發(fā)明耐火無縫鋼管在60(TC下保溫1.5小時(shí)，os，6(ktc》(2/3)。s，20°c。權(quán)利要求1.一種耐火鋼，其特征在于其化學(xué)成份重量百分比為C0.08～0.20％，Si0.20～0.45％，Mn1.00～1.40％，Nb0.02～0.05％，Mo0.30～0.60％，Cr0.50～1.10％，Al0.015～0.060％，Ti0.01～0.15％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明涉及一種耐火鋼、耐火無縫鋼管及其生產(chǎn)方法，屬于冶金領(lǐng)域。本發(fā)明解決的技術(shù)問題為提供一種不需要后續(xù)熱處理，工序簡潔，流程短，成本低且不添加釩的耐火無縫鋼管。本發(fā)明耐火鋼的化學(xué)成分重量百分比為C0.08～0.20％，Si0.20～0.45％，Mn1.00～1.40％，Nb0.02～0.05％，Mo0.30～0.60％，Cr0.50～1.10％，Al0.015～0.060％，Ti0.01～0.15％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了由上述耐火鋼生產(chǎn)的耐火無縫鋼管以及該鋼管的生產(chǎn)方法。本發(fā)明耐火無縫鋼管成本低、耐火性能好，可用于鋼結(jié)構(gòu)的大型建筑等，具有廣闊的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C21D9/08GK101285153SQ200810301510公開日2008年10月15日申請日期2008年5月9日優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日發(fā)明者尹人潔,濤張,王婀娜,藤建明申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司