專利名稱：一種耐火鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
建筑鋼結(jié)構(gòu)屬于鋼鐵材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域，要求鋼材具有良好的室溫力學(xué)性能及 焊接性能。自美國"9. ll"事件后，鋼結(jié)構(gòu)建筑用鋼的防火性能已引起政府及設(shè)計(jì)部門的高 度重視。普通鋼在35(TC時(shí)屈服強(qiáng)度迅速下降到室溫屈服強(qiáng)度的1/2以下，不能滿足結(jié)構(gòu)耐 火設(shè)計(jì)要求，必須在其表面噴涮較厚的防火涂層。為了減少成本及加快施工進(jìn)度，國內(nèi)外已 經(jīng)開展了系列耐火溫度為60(TC的建筑用耐火鋼的研制工作，在具有良好的室溫性能的基 礎(chǔ)上，耐火鋼在60(TC時(shí)的屈服強(qiáng)度不低于室溫屈服強(qiáng)度的2/3。由于耐火鋼具有較低的室 溫屈強(qiáng)比、優(yōu)良的焊接性能和耐火性能等優(yōu)點(diǎn)，在日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)應(yīng)用于停車場、體育 場館等大跨度網(wǎng)架建筑結(jié)構(gòu)或輕鋼結(jié)構(gòu)。 耐火鋼的性能要求主要包括常溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能，生產(chǎn)難點(diǎn)為使鋼具有 良好的高溫屈服強(qiáng)度及室溫屈強(qiáng)比。要求耐火鋼在60(TC時(shí)的屈服強(qiáng)度達(dá)到室溫屈服強(qiáng)度 的2/3以上，并且室溫屈強(qiáng)比低于0.8，其它性能滿足普通建筑用鋼的要求。
歐美、日本等發(fā)達(dá)國家利用Cr、Mo、Nb等合金元素的特性，開發(fā)出了低C-Mn-Mo-Nb 系列、耐火溫度為60(TC的建筑用耐火鋼，在60(TC條件下，屈服強(qiáng)度能保持在室溫的2/3 以上。為了提高鋼的高溫性能，通常添加0. 50重量X或更高的Mo以及0. 02重量％的Nb。 Mo+Nb合金化雖然能夠滿足防火設(shè)計(jì)要求，但增加了鋼廠生產(chǎn)成本，銷售價(jià)格過高，限制了 它的推廣應(yīng)用。對于用鋼量較大的中低層建筑、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及輕鋼建筑范疇，無法與傳 統(tǒng)使用的普通鋼與防火涂料或防腐涂料相結(jié)合的耐火材料相抗衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)提供的耐火鋼的不能兼顧具有較高的高溫屈服強(qiáng)度及 室溫屈強(qiáng)比以及低生產(chǎn)成本的缺陷，提供一種具有較高高溫屈服強(qiáng)度及較低室溫屈強(qiáng)比以 及低成本的含釩耐火鋼及其制備方法。 本發(fā)明提供了一種耐火鋼，該耐火鋼包括貝氏體和鐵素體，其中，以鋼的金相組 織構(gòu)成物的總體積為基準(zhǔn)，該耐火鋼中貝氏體的體積百分?jǐn)?shù)為20_40%，鐵素體的體積百 分?jǐn)?shù)為60-80% ;所述耐火鋼含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)， C 0. 05-0. 12重量％、 Si 0. 1-0. 5重量％、 Mn 0. 3-1.6重量X、V 0. 05-0. 12重量％、 Cr 0. 1-0. 6重量％ 、 Mo 0. 2-0. 4重量％ 、 B 0. 0005-0. 002重量％ 、 N 0. 003-0. 015重量％ 、 P《0. 02重量X、S《0. 01重量％， Fe 97. 0-99. 1重量％。 本發(fā)明還提供了一種耐火鋼的制備方法，該方法包括將耐火鋼坯進(jìn)行熱處理，然 后熱軋、冷卻至550-65(TC，其中，所述熱處理的溫度為1200-1240°C ;所述熱軋的開軋溫度 為1000-110(TC，熱軋的終軋溫度為880-96(TC ;所述耐火鋼坯含有以下化學(xué)成分以該耐 火鋼坯的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，CO. 05-0. 12重量％、 Si 0. 1-0. 5重量％、 Mn 0. 3-1. 6重
3量X、V 0. 05-0. 12重量％、 Cr 0. 1-0. 6重量％、 Mo 0. 2-0. 4重量X、B 0. 0005-0. 002重 量X、N 0. 003-0. 015重量X、P《0. 02重量X、S《0. 01重量％， Fe 97. 0-99. 1重量％。
本發(fā)明提供的耐火鋼雖然鉬含量低，但卻具有較低的常溫屈強(qiáng)比以及較高的高溫 屈服強(qiáng)度，完全符合耐火鋼技術(shù)指標(biāo)的要求，且因此大大降低了生產(chǎn)成本。例如，本發(fā)明實(shí) 施例1提供的耐火鋼的室溫屈服強(qiáng)度Rel為395兆帕、抗拉強(qiáng)度Rm為610兆帕、室溫屈服 強(qiáng)度比Rel/Rm為0. 65，伸長率A為23 % ，在600°C高溫下的屈服強(qiáng)度Rel為342兆帕；而 對比例1提供的耐火鋼的室溫屈服強(qiáng)度Rel為270兆帕，抗拉強(qiáng)度Rm為465兆帕，室溫屈 服強(qiáng)度比Rel/Rm為0. 58，伸長率A為35%，在600"高溫下的屈服強(qiáng)度Rel為217兆帕； 對比例2提供的耐火鋼的室溫屈服強(qiáng)度Rel為360兆帕，抗拉強(qiáng)度Rm為520兆帕，室溫屈 服強(qiáng)度比Rel/Rm為0. 69，伸長率A為18% ，在60(TC高溫下的屈服強(qiáng)度Rel為275兆帕。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明，該耐火鋼包括貝氏體和鐵素體，其中，以鋼的金相組織構(gòu)成物的總體 積為基準(zhǔn)，該耐火鋼中貝氏體的體積百分?jǐn)?shù)為20-40%，；鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)為60-80% ; 所述耐火鋼含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0.05-0. 12重 量％、 Si 0. 1-0. 5重量％、 Mn 0. 3-1. 6重量％、 V 0. 05-0. 12重量％、 Cr 0. 1-0. 6重量％、 Mo 0. 2-0. 4重量X、B 0. 0005-0. 002重量％、 N 0. 003-0. 015重量％、 P《0. 02重量％、 S《0. 01重量X，F(xiàn)e 97. 0-99. 1重量％。 優(yōu)選情況下，該耐火鋼中貝氏體的體積百分?jǐn)?shù)為20_35%，鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)為 65-80%。 其中，貝氏體是鋼中相形態(tài)之一，鋼過冷奧氏體的中溫(350-550°C )轉(zhuǎn)變產(chǎn)物， a -Fe和Fe3C的復(fù)相組織，其外觀形貌似羽毛狀，它是上貝氏體和下貝氏體的總稱，其中，上 貝氏體指的是300-45(TC的羽毛狀組織；下貝氏體為30(TC以下的黑針狀組織，在貝氏體轉(zhuǎn) 變溫度下端偏低溫度區(qū)域轉(zhuǎn)變產(chǎn)物叫下貝氏體。其沖擊韌性較好。為提高韌性，生產(chǎn)上應(yīng) 通過熱處理控制獲得下貝氏體。鐵素體指的是C溶于a-Fe中所形成的間隙固溶體，具有 體心立方晶體結(jié)構(gòu)。所述耐火鋼中貝氏體以及鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人 員公知的方法測得，例如，采用GB/T 6394的金相法進(jìn)行檢測。按照本發(fā)明，所述鐵素體的 晶粒直徑為5. 6-11. 2微米，優(yōu)選為7. 9-11. 2微米。所述貝氏體為復(fù)相組織，因此無晶粒直 徑。 按照本發(fā)明，所述耐火鋼的制備方法包括將耐火鋼坯進(jìn)行熱處理，然后熱軋、 冷卻至550-65(TC，其中，所述熱處理的溫度為1200-1240°C ;所述熱軋的開軋溫度為 1000-1 IO(TC ，熱軋的終軋溫度為880-96(TC;所述耐火鋼坯含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼 坯的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0. 05-0. 12重量X、Si 0. 1-0. 5重量X、Mn 0. 3-1. 6重量％、 V 0.05-0. 12重量X、Cr 0. 1-0. 6重量X、Mo 0. 2-0. 4重量X、B 0. 0005-0. 002重量％、 N 0. 003-0. 015重量X、P《0. 02重量X、S《0. 01重量％， Fe 97. 0-99. 1重量％。
在本發(fā)明中，所述熱軋屬于熱加工的軋制過程。熱軋產(chǎn)品按斷面形狀特征可分為 熱軋板帶、熱軋無縫鋼管、熱軋型鋼和熱軋?zhí)厥怃撍念?。所述熱軋的方式可以為縱軋、斜軋 和橫軋，熱軋的設(shè)備主要是軋機(jī)，所述軋機(jī)的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述軋 機(jī)可以為四輥可逆軋機(jī)。
其中，將耐火鋼坯進(jìn)行熱處理是使鋼坯達(dá)到適于熱加工溫度的操作，是金屬塑性 加工生產(chǎn)的基本工序。對鋼坯進(jìn)行加熱的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方法和 加熱設(shè)備，例如，直立加熱、熱錠裝爐，采用周期性加熱方式或連續(xù)式加熱方式。按照本發(fā) 明，所述耐火鋼坯的熱處理溫度可以為1200-124(TC，在該溫度下進(jìn)行熱處理，能夠充分固 溶微合金元素(Mo、Cr、 V)，避免其形成液析碳化物后降低微合金元素在鋼中的作用(V、Mo 強(qiáng)化室溫性能及高溫性能、Mo、 Cr促進(jìn)形成貝氏體組織)，因此，所述熱處理的時(shí)間可以在 較寬的范圍內(nèi)調(diào)整，優(yōu)選情況下，所述熱處理的時(shí)間可以為0. 5-1. 5小時(shí)。
所述熱軋是指將經(jīng)過鍛造的鋼坯經(jīng)再加熱后進(jìn)行軋制。所述軋制的目的是使耐火 鋼坯達(dá)到一定的厚度(對于板帶鋼來說，使板帶鋼的厚度達(dá)到一定要求；對于鋼管來說，使 鋼管達(dá)到一定的直徑)，按照本發(fā)明，所述熱軋板帶鋼的軋制道次可以為5-7個(gè)，每架機(jī)架 軋制一道。每道次軋制使得耐火鋼坯的厚度減少l-7毫米。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施 方式，所述軋制道次可以為5個(gè)，每道次軋制使得耐火鋼坯的厚度分別為35-28毫米、28-22 毫米、22-17毫米、17-13毫米和13-12毫米。 在熱軋過程中，耐火鋼坯的溫度可能會(huì)逐漸升高，按照本發(fā)明，優(yōu)選控制所述熱軋 的開軋溫度為1000-1 IO(TC，優(yōu)選為1000-1070°C ;所述熱軋的開軋溫度指鋼坯進(jìn)入軋機(jī)的溫度。 為了使耐火鋼的厚度和力學(xué)性能均勻，必須使鋼坯首尾保持一定的終軋溫度，按 照本發(fā)明，控制所述熱軋的終軋溫度為880-960°C ，優(yōu)選為900-950°C ;所述熱軋的終軋溫度 指鋼帶出軋機(jī)的溫度。軋制過程中的溫度控制能夠避免微合金元素在終軋前大量析出后造 成強(qiáng)化相減弱；并且控制貝氏體組織比例至目標(biāo)范圍。 所述冷卻的方法可以采用各種常規(guī)的方法，例如，空冷或控制冷卻的方法。通常情 況下，對于薄板帶鋼來說，所述冷卻包括將經(jīng)過軋制的板帶鋼經(jīng)過輸出輥道進(jìn)行巻取，然后 送去精整加工。為了滿足熱軋板帶鋼的組織和性能要求，從軋機(jī)出來的帶鋼必須在很短的 時(shí)間內(nèi)，在很高的冷卻速度下冷卻到巻取溫度進(jìn)行巻取。例如，所述控制冷卻的速度可以為 10-40°C /秒，冷卻至550-65(TC，并在該溫度下保溫1_2小時(shí)，進(jìn)一步保證帶鋼的組織和性 能要求。 采用本發(fā)明的方法可以在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)施，可以熱軋軋制各種類型的耐火 鋼，例如，板帶鋼、鋼管以及型鋼等。 按照本發(fā)明，所述耐火鋼含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì) 計(jì)，C 0. 05-0. 12重量％、 Si 0. 1-0. 5重量％、 Mn 0. 3-1. 6重量％ 、 V0. 05-0. 12重量％ 、 Cr 0. 1-0. 6重量X、Mo 0. 2-0. 4重量X、B 0. 0005-0. 002重量％』0. 003-0. 015重量％、 P《0. 02重量％ 、 S《0. 01重量％ ， Fe 97. 0-99. 1重量％ 。 本發(fā)明只對熱軋工藝以及耐火鋼的成分進(jìn)行改進(jìn)，所述制備耐火鋼坯的方法和條 件可以為常規(guī)的步驟和條件。 按照本發(fā)明，所述耐火鋼坯的制備方法包括將原料、鉻鐵合金和鉬鐵合金在冶 煉條件下熔化得到鋼水，然后將鋼水脫氧并進(jìn)行合金化；在合金化步驟中將碳質(zhì)材料、 硅鐵合金、錳鐵合金、釩氮合金和硼鐵合金加入到脫氧后的鋼水中，并且使在該步驟得 到的鋼水中以所述鋼水總重量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0.05-0. 12重量％、 Si 0.1-0.5重 量X、Mn 0. 3-1.6重量X、V 0.05-0. 12重量X、Cr 0. 1_0. 6重量X、Mo 0. 2-0. 4重量％、B 0. 0005-0. 002重量％ 、 NO. 003-0. 015重量％ 、 P《0. 02重量％ 、 S《0. 01重量％ ， Fe 97. 0-99. 1重量％。 所述冶煉的原料一般為工業(yè)純鐵，優(yōu)選情況下，為了控制入爐原料S和P的含量分 別小于或等于入爐鐵水總重量的0. 01%和0. 02%，可以采用低硫低磷純鐵冶煉耐火鋼。
為了防止金屬元素尤其是釩元素的燒損，要嚴(yán)格控制冶煉過程的絕對壓力，所述 絕對壓力的控制為從熔化開始到合金化前，使絕對壓力保持在1. 5-3帕。
按照本發(fā)明，所述冶煉條件包括冶煉的溫度可以為1400-160(TC，絕對壓力可以為 1. 5-3帕。 所述脫氧的條件包括溫度可以為1600-165(TC，絕對壓力可以為1. 5_3帕。
所述脫氧的目的是降低鋼水的氧活度以提高合金收得率，所述脫氧劑的加入量可 以為本領(lǐng)域的常規(guī)加入量，優(yōu)選為0. 045-0. 055千克/爐。在本發(fā)明提供的耐火鋼制備方 法中，通過控制脫氧劑的添加量使氧在鋼水中的含量為10-50ppm，盡可能防止釩的氧化，從 而保證在制備的耐火鋼中釩以單質(zhì)存在，而不是以氧化物形式存在，以充分發(fā)揮單質(zhì)釩的 功能。所述脫氧劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)的各種脫氧劑，優(yōu)選為鋁丸。 脫氧后的合金化步驟包括將碳質(zhì)材料、硅鐵合金、錳鐵合金、釩氮合金和硼鐵合金 加入到脫氧后的鋼水中，并且使在該步驟得到的鋼水中以所述鋼水總重量為基準(zhǔn)，以單 質(zhì)計(jì)，C 0. 05-0. 12重量％、 Si 0. 1-0. 5重量X、Mn0. 3-1. 6重量％、 V 0. 05-0. 12重量％、 Cr 0. 1-0. 6重量％、 Mo 0. 2-0. 4重量％、 BO. 0005-0. 002重量％、 N 0. 003-0. 015重量％、 P《0. 02重量％、 S《0. 01重量％， Fe 97. 0-99. 1重量％。 所述合金化的條件包括溫度可以為1600-165(TC，壓力為常壓，例如，所述壓力可 以為100-250帕。在真空條件下，充分脫氧后由于壓力差異，在負(fù)壓的作用下可能會(huì)導(dǎo)致 鋼水向外噴，因此，為了利于控制合金化過程的壓力，所述合金化步驟通常在惰性氣氛下進(jìn) 行， 一方面是防止金屬氧化，另一方面惰性氣體的通入可以保證合金化的壓力為常壓，例 如，所述壓力可以為100-250帕。 按照本發(fā)明，在合金化步驟中優(yōu)選采用分批加料的方式加入碳質(zhì)材料、硅鐵合金、 錳鐵合金、釩氮合金和硼鐵合金按照本發(fā)明，可以按照脫氧能力的強(qiáng)弱加入上述物質(zhì)，以 保證充分脫氧，并保證合金收得率，例如，第一批加入硅鐵，第二批加入釩氮合金和硼鐵，第 三批加入碳質(zhì)材料和錳鐵。 在合金化過程中，每批次可以連續(xù)加入，也可以在相鄰兩批次之間間隔一段時(shí)間， 以保證金屬元素在鋼水中充分循環(huán)，例如，每批次之間的時(shí)間間隔可以為1-2分鐘。
本發(fā)明所述的碳質(zhì)材料為本領(lǐng)域公知的碳質(zhì)材料，優(yōu)選為瀝青焦、無煙煤和碳粉 中的一種或幾種。 所述冶煉的出鋼溫度可以為常規(guī)的溫度，優(yōu)選為1600-1625°C ;冶煉的時(shí)間可以為
常規(guī)的冶煉的時(shí)間，優(yōu)選為35-45分鐘。所述冶煉優(yōu)選在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行。 本發(fā)明提供的方法還包括在冶煉后進(jìn)行澆鑄，澆鑄可以按照常規(guī)方法進(jìn)行。所述
澆鑄采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，將冶煉后的鋼水澆鑄至預(yù)先燒烤過的鋼錠模中形成
鋼錠。澆鑄后，可以按照常規(guī)方法進(jìn)行冷卻，如在室溫下自然冷卻。 按照本發(fā)明，該方法還包括還可以包括軋制之前的鍛造步驟，所述鍛造可以對板 帶鋼坯的寬度進(jìn)行壓縮，并控制鋼坯厚度和提高除鱗效果，所述鍛造的方法采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，包括加熱、鍛壓和冷卻，所述加熱的溫度可以為1200-1240°C ，終鍛溫度 可以為950-1050°C ;所述冷卻為空冷。
實(shí)施例1 該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的耐火鋼的制備。
(1)冶煉鋼水 采用低硫低磷純鐵(寶山鋼鐵公司)作為原料冶煉耐火鋼，冶煉設(shè)備為真空感應(yīng) 爐(zg-0. 05，錦旗北方電爐設(shè)備廠)，鉻鐵(浙江橫山工貿(mào)有限公司)、鉬鐵(河北成大金屬 集團(tuán)有限公司)在抽真空前加入爐內(nèi)，絕對壓力為1. 5帕下進(jìn)行熔煉，熔煉至161(TC，并繼 續(xù)在該壓力下加入O. 05千克脫氧劑鋁丸(無錫聚源合金有限公司)進(jìn)行脫氧，控制鋼水中 的氧活度為25卯m以下，然后在161(TC和3帕壓力下先向脫氧后的鋼水中加入硅鐵(安陽 市恒旺冶金耐材有限公司)，1分鐘后加入釩氮合金(攀宏釩制品有限公司)、硼鐵(遼陽鋁 合金有限公司)，1分鐘后加入瀝青焦(攀枝花陽城冶金輔料有限公司)及錳鐵(無錫聚源 合金有限公司)。在加入瀝青焦和錳鐵的同時(shí)通入Ar氣保護(hù)，控制壓力為0. 1兆帕。
控制鋼水中各成分的含量，以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，所述C 0. 09重量％、 Si 0. 17 重量X、Mn 1.46重量X、V 0. l重量X、Cr 0. 55重量X、Mo 0. 32重量X、B 0. 0021重量％、 N 0. 0036重量X、P 0. 006重量X、S 0. 005重量％、余量為鐵；鋼水處理時(shí)間為15分鐘，鋼 水溫度為1620。C左右。 (2)澆鑄鋼水在真空室內(nèi)進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度控制在1600-1610°C。
(3)鍛造鑄錠經(jīng)脫模后，在箱式電阻爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度122(TC左右，保溫 時(shí)間為1小時(shí)，經(jīng)750千克空氣錘鍛壓機(jī)鍛壓至35毫米X 170毫米X 160毫米的耐火鋼坯， 終鍛溫度為IOO(TC左右，然后空冷。 (4)鋼坯軋制將35毫米X 170毫米X 160毫米的板坯送至直徑小450毫米四輥 可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制。先將板坯在箱式加熱爐中加熱至123(TC，加熱1. 5小時(shí)，使鋼坯完全奧 氏體化并進(jìn)行軋制，軋制的開軋溫度為1117t:，終軋溫度為945t:;軋制道次為5次，每道次 使板帶鋼的厚度為28毫米、22毫米、17毫米、13毫米和12毫米；軋制后，以20°C /分鐘左 右的速度冷卻至60(TC，然后放入箱式電阻爐中在該溫度下保溫1小時(shí)，然后隨爐冷卻。
各成分的檢測方法分別為碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法，國 家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4336。氧含量的檢測方法為脈沖加熱惰氣熔融_紅外線吸收法，國家標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T11261。
實(shí)施例2 該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的耐火鋼的制備。 按照實(shí)施例1的方法冶煉、澆鑄和鍛造制備耐火鋼，不同的是，控制鋼水中各成分 的含量，以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，所述C 0.07重量X、Si 0. 25重量X、Mn 1. 18重量X、V 0. 1重量X、Cr 0. 48重量X、Mo 0. 3重量X、B 0. 0005重量X、N 0. 0056重量X、P 0. 005 重量X、S 0. 004重量％、余量為鐵。 鋼坯軋制的方法包括將35毫米X 170毫米X 160毫米的板坯送至直徑小450毫 米四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制。先將板坯加熱至123(TC，加熱2小時(shí)，使鋼坯完全奧氏體化；軋 制的開軋溫度為1094t:，終軋溫度為942°C ;軋制道次為5次，每道次使板帶鋼的厚度為28 毫米、22毫米、17毫米、13毫米和12毫米；軋制后空冷。
對比例1 該對比例說明參比耐火鋼的制備 按照實(shí)施例1的方法冶煉、澆鑄和鍛造制備參比耐火鋼，以鋼水的總重量為基準(zhǔn)， 所述C 0. 06重量％、 Si 0. 30重量％、 Mnl. 17重量％、 Cr 0. 46重量％、 Mo 0. 3重量％、 N 0. 0015重量X、P 0. 006重量X、S 0. 005重量％、余量為鐵。 鋼坯軋制的方法包括將35毫米X 170毫米X 160毫米的板坯送至直徑小450毫 米四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制。先將板坯加熱至1225t:，加熱1. 5小時(shí)，使鋼坯完全奧氏體化并 進(jìn)行軋制；軋制的開軋溫度為1070°C ，終軋溫度為905°C ;軋制道次為5次，每道次使板帶鋼 的厚度為28毫米、22毫米、17毫米、13毫米和12毫米；軋制后空冷。
對比例2 該對比例說明現(xiàn)有技術(shù)的耐火鋼的制備 按照實(shí)施例1的方法冶煉、澆鑄和鍛造制備參比耐火鋼，以鋼水的總重量為基準(zhǔn)， 所述C 0. 06重量X、Si 0. 22重量X、Mn 0. 60重量X、Nb 0. 020重量X、Mo 0. 60重量％、 N 0. 0120重量X、P 0. 016重量X、S 0. 009重量％、余量為鐵。 鋼坯軋制的方法包括將40毫米X 170毫米X 160毫米的板坯送至直徑小450毫 米四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制。先將板坯加熱至124(TC，加熱1. 5小時(shí)，使鋼坯完全奧氏體化并 進(jìn)行軋制；軋制的開軋溫度為1080°C ，終軋溫度為940°C ;軋制道次為5次，每道次使板帶鋼 的厚度為30毫米、22毫米、16毫米、13毫米和12毫米；軋制后空冷。
性能測試 將實(shí)施例1-2和對比例1-2制備的板巻進(jìn)行機(jī)械性能測試，其中，拉伸性能按照 GB/T228金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行，分別檢測室溫的屈服強(qiáng)度Rel，抗拉強(qiáng)度Rm及伸 長率A，并計(jì)算室溫屈服強(qiáng)度比Rel/Rm ;并按照國標(biāo)GB/T4338檢測60(TC的屈服強(qiáng)度，并按 照國標(biāo)GB/T 229檢測Ot:的沖擊功。結(jié)果如表1所示。
表1
實(shí)施例及 對比例 編號(hào)室溫(25°C)600 。C Rel (兆帕)0。CAKv (焦耳)
Rel (兆帕)Rm (兆帕)A (%)Rel/Rm實(shí)施例1395610230.6534266
實(shí)施例2335550270,61270130
對比例1270465350.58217266
對比例2360520180.69275118 從上表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的耐火鋼雖然鉬含量較低，但是它的性能完 全能夠滿足耐火鋼的性能要求，且更重要的是，按照實(shí)施例1的方法制備1噸耐火鋼的合金 成本為1674元；按照實(shí)施例2的方法制備1噸耐火鋼的合金成本為1634元；按照對比例2的現(xiàn)有技術(shù)的方法制備1噸耐火鋼的合金成本為2320元；由此說明本發(fā)明的方法能夠大大 降低耐火鋼的生產(chǎn)成本。(按最新的合金價(jià)格計(jì)算，前期鉬鐵價(jià)格為35萬元/噸，現(xiàn)在鉬鐵 價(jià)格降至15萬元/噸。) 采用GB/T 6394金相法檢測實(shí)施例1的耐火鋼的組織特征為 F(60-80% )+B(20-40% )，實(shí)施例2的耐火鋼的組織特征為F(70-80 % )+B(20-30% ); 對比例1的參比耐火鋼的組織特征為F(75-80% )+B(20-25% )，對比例2的現(xiàn)有技術(shù)的 耐火鋼的組織特征為F(75-85X )+P10% +B(5-15% )。其它耐火鋼的組織特征一般為 F(80% )+P (10-15% )+M/B(5-10% )。其中，F(xiàn)為鐵素體，P為珠光體，M為馬氏體，B為貝氏 體。
權(quán)利要求
一種耐火鋼，該耐火鋼包括貝氏體和鐵素體，其特征在于，以鋼的金相組織構(gòu)成物的總體積為基準(zhǔn)，該耐火鋼中貝氏體的體積百分?jǐn)?shù)為20-40％，鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)為60-80％；所述耐火鋼含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0.05-0.12重量％、Si 0.1-0.5重量％、Mn 0.3-1.6重量％、V 0.05-0.12重量％、Cr 0.1-0.6重量％、Mo 0.2-0.4重量％、B 0.0005-0.002重量％、N 0.003-0.015重量％、P≤0.02重量％、S≤0.01重量％，F(xiàn)e 97.0-99.1重量％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火鋼，其中，該耐火鋼中貝氏體的體積百分?jǐn)?shù)為20-35%， 鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)為65-80%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐火鋼，其中，所述鐵素體的晶粒直徑為5. 6-11. 2微米。
4. 權(quán)利要求1所述耐火鋼的制備方法，該方法包括將耐火鋼坯進(jìn)行熱處理，然后熱軋、 冷卻至550-65(TC，其特征在于，所述熱處理的溫度為1200-124(TC所述熱軋的開軋溫度為 1000-110(TC，熱軋的終軋溫度為880-96(TC;所述耐火鋼坯含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼 坯的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0. 05-0. 12重量X、Si 0. 1-0. 5重量X、Mn 0. 3-1. 6重量％、 VO. 05-0. 12重量％、 Cr 0. 1-0. 6重量％、 Mo 0. 2-0. 4重量％、 B 0. 0005-0. 002重量％、 N 0. 003-0. 015重量X、P《0. 02重量X、S《0. 01重量％， Fe 97. 0-99. 1重量％。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述耐火鋼坯為板材，熱軋的軋制道次為5-7次， 每道次軋制使得耐火鋼坯的厚度減少1-7毫米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，冷卻的方法包括以10-40°C /秒的速度冷卻至 550-650°C ，并保溫1-2小時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述耐火鋼坯的制備方法包括將原料、鉻鐵合 金和鉬鐵合金在冶煉條件下熔化得到鋼水，然后將鋼水脫氧并進(jìn)行合金化；在合金化步驟 中將碳質(zhì)材料、硅鐵合金、錳鐵合金、釩氮合金和硼鐵合金加入到脫氧后的鋼水中，并且使 在該步驟得到的鋼水中以所述鋼水總重量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0.05-0. 12重量％、 Si0. 1-0. 5重量X、Mn 0. 3-1.6重量X、V 0. 05-0. 12重量％ 、Cr 0. 1-0. 6重量X、Mo 0.2-0.4 重量％、 B 0. 0005-0. 002重量％、 N 0. 003-0. 015重量％、 P《0. 02重量％、 S《0. 01重 量％， Fe 97. 0-99. 1重量％。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述冶煉條件包括溫度為1400-160(TC，壓力為1. 5-3帕；所述脫氧的條件包括溫度為1600-165(TC，壓力為1. 5_3帕；所述合金化的條件 包括溫度為1600-165(TC，壓力為100-250帕；所述合金化在惰性氣氛下進(jìn)行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在合金化步驟中采用分批加料的方式加入碳質(zhì) 材料、硅鐵合金、錳鐵合金、釩氮合金和硼鐵合金第一批加入硅鐵，第二批加入釩氮合金和 硼鐵，第三批加入碳質(zhì)材料和錳鐵。
10. —種耐火鋼，其特征在于，該耐火鋼是由權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的方法制備 得到。
全文摘要
一種耐火鋼，該耐火鋼包括貝氏體和鐵素體，其中，以鋼的金相組織構(gòu)成物的總體積為基準(zhǔn)，該耐火鋼中貝氏體的體積百分?jǐn)?shù)為20-40％，鐵素體的體積百分?jǐn)?shù)為60-80％；所述耐火鋼含有以下化學(xué)成分以該耐火鋼的總量為基準(zhǔn)，以單質(zhì)計(jì)，C 0.05-0.12重量％、Si 0.1-0.5重量％、Mn 0.3-1.6重量％、V 0.05-0.12重量％、Cr 0.1-0.6重量％、Mo 0.2-0.4重量％、B 0.0005-0.002重量％、N 0.003-0.015重量％、P≤0.02重量％、S≤0.01重量％，F(xiàn)e 97.0-99.1重量％。本發(fā)明還提供了該耐火鋼的制備方法。本發(fā)明提供的耐火鋼具有較低的常溫屈強(qiáng)比以及較高的高溫屈服強(qiáng)度，完全符合耐火鋼技術(shù)指標(biāo)的要求，且生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)C22C38/38GK101748336SQ20081017936
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者劉慶春, 李聰, 楊金成, 程興德, 鄭之旺, 陳杰 申請人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀枝花鋼鐵(集團(tuán))公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司