V-n微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种V-N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法。其化学成分按照重量百分比配比如下：C：0.14～0.20％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.55％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，N：0.009～0.016％，V：0.06～0.10％,Als:0.015～0.030％,余量Fe。按上述化学成分配方，在大型型钢生产线上，通过控制连铸、轧制工艺参数细化晶粒，并采用快冷的控冷工艺，使珠光体中的渗碳体呈颗粒状或短棒状分布，并在铁素体基体上弥散分布着细小的碳氮化钒或氮化钒颗粒，从而达到提高大规格角钢强度和低温韧性的目的，力学性能指标达到Q460E的标准要求。
【专利说明】V-N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种V-N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法，属热轧型钢【技术领域】。
【背景技术】
[0002]角钢广泛应用于钢结构中，而大规格角钢主要用于铁塔制造和建筑结构。当前，我国电力能源超高压、特高压输送线路建设项目蓬勃发展，到2020年为满足“全国联网、西电东送、南北互供”的需要，将在南北方向构建多个百万级特高压输电线路大通道，十二五规划提出“三纵三横一环网”的特高压网建设投资高达2700亿元。近十年，我国电力的需求量每年以10%~15%的速度在增长，这都为电力铁塔用角钢提供了广阔的市场前景。
[0003]要满足大量的多回路线路、特高电压与大截面导电线，必须发展电力杆塔结构的大型化，设计在电力杆塔上的载荷也将越来越大，这就需要大规格、高强度角钢来满足电力铁塔用角钢结构设计上的需求。
[0004]目前国内主要以20号以下的Q235、Q345和Q390热轧角钢作为电力铁塔用角钢，
存在电力铁塔用角钢规格厚度偏小、强度及质量等级偏低等问题，使得建造特高压输电铁塔时不得不采用双拼或多拼组合角钢，带来角钢受力不均易破坏、螺栓连接施工难、加装填板安全差、加工安装费用大等一系列问题。为此，输电线路建设提出了使用大规格、大厚度、高强度、高等级角钢的要求，以取代小规格普通组合角钢的使用。 [0005]此外，我国目前使用的电力铁塔用角钢质量等级通常为A级和B级，所以电力铁塔用角钢在低温和天气恶劣的条件下容易发生断裂事故。而我国的北方和偏远山区气候变化又异常恶劣，对角钢的服役条件要求越来越苛刻，为了保证设备运行的安全性，对其低温冲击韧性要求越来越高。因此迫切需要开发出大规格、高强度和耐低温冲击角钢，以满足国家电网建设的需求。
【发明内容】
[0006]本发明旨在克服已有技术的缺陷，而提供一种V-N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法，通过优化成分及生产方法，获取超细晶铁素体加颗粒状或短棒状珠光体组织，并在铁素体基体上弥散分布着细小的碳氮化钒或氮化钒颗粒，提高了钢的强度和韧性，进而替代小规格普通组合角钢和强韧性匹配不好的角钢。
[0007]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种V-N微合金化高强韧大规格角钢，其特征在于，化学成分按照重量百分比配比如下:C:0.14 ~0.20 %，Si:0.20 ~0.50 %，Mn: 1.30 ~1.55 %，P:≤0.020 %，S:≥ 0.010%，N:0.009 ~0.016%，V:0.06 ~0.10%，Als: 0.015 ~0.030%，余量 Fe。
[0008]进一步地，上述V-N微合金化高强韧大规格角钢，化学成分配比优选如下:C:0.14 ~0.18%，S1:0.30 ~0.45%，Mn:L 35 ~L 55%，P:≤0.020%，S 0.010%, N:0.010 ~0.016%，V:0.07 ~0.09% ,Als: 0.020 ~0.026%，余量 Fe。[0009]进一步地，上述V-N微合金化高强韧大规格角钢，力学性能技术指标如下:
抗拉强度:Rm≥620MPa,
屈服强度=Rel≥485MPa，
伸长率:A≥20%,
冲击韧性:Akv≥20J (试验温度_40°C)。
[0010]一种V-N微合金化高强韧大规格角钢的生产方法，包括连铸工序、轧制工序、冷却工序，所述连铸工序的工艺参数控制如下:
钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，开浇第一包中包温度控制在1545~1552°C，铸坯拉速为0.85~1.5m/min,出结晶器的铸坯尺寸为250*360*7750 mm ；
所述轧制工序的工艺参数控制如下:将连铸所得矩形坯在加热炉中加热到1265~1275°C保温后进行粗轧和精轧，粗轧机的开轧温度控制在1050~1060°C，精轧机的终轧温度为820~850°C，单道次压下率大于20% ；
所述冷却工序的工艺参数控制如下:轧后先采用雾化冷却，使角钢以大于25°C /s的冷速均匀快速的冷却到680~720°C，然后在以0.02~2°C /s的冷速冷却到450°C，然后空冷至室温。
[0011]进一步地，上述V-N微合金化高强韧大规格角钢的生产方法，其热轧角钢最终室温组织为超细铁素体+颗粒状或短棒状珠光体组织，铁素体晶粒尺寸为3~4 μ m ;并在铁素体基体上弥散分布着细小的碳氮化f凡或氮化f凡颗粒，颗粒尺寸为2~20nm。
[0012]采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的效果是:
①提供了优化的V-N微合金化高强韧大规格角钢的化学成分配方。
[0013]②轧后快冷提高了钢的强韧性，其原因如下:(i )降低了奥氏体向铁素体的转变温度，增大了相变的驱动力。(?)由于在终轧后采用快冷的控冷工艺，使其在终轧温度到680~720°C温度区间内金属发生回复和再结晶软化的时间缩短，从而减少了形变储存能的释放，也相应的增大了相变的驱动力，从而使相变后的铁素体和珠光体得以细化。(iii)在钒氮低碳钢中，75(rC以上以VN析出为主，低于75(rC基本上是V(CN)析出。轧后快冷尽可能的减少冷却过程中VN的析出，以便增加随后的慢冷过程中V(CN)的析出量。因为温度越低，析出物的尺寸越小，对钢的强韧化作用越大。(iv)由于轧后较快的冷速下，C来不及扩散，保留了在部分区域富集的状态，造成C的浓度梯度。C的浓度梯度作为其扩散的驱动力，这在随后的慢冷球化过程中还会有利于碳的扩散，加快渗碳体的球化进程。
[0014]③经性能检测表明，按照本发明化学配比和工艺参数生产的V-N微合金化高强韧大规格角钢，其力学性能指标完全可达到Q460E的标准要求，各项性能指标均优于现有产品，且产品具有优良的低温冲击韧性。
【具体实施方式】
[0015]以下结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好的理解本
【发明内容】
。因此，所举之例并非限制本发明的保护范围。
[0016]V-N微合金化高强韧大规格角钢生产方法的具体步骤是:
铁水预处理一转炉冶炼一炉外精炼一连铸一加热一热轧一冷却。
[0017]通过转炉冶炼、炉外精炼、连铸浇注后，矩形坯的化学成分为:C:0.14~0.20%，S1:0.20 ~0.50 %，Mn:1.30 ~1.55 % , P: ≤ 0.020 %, S:≤ 0.010 %，N:0.009 ~
0.016%，V:(λ 06 ~0.10%，Als: 0.015 ~0.030%，余量 Fe 和不可避免杂质。
[0018]将连铸所得矩形坯在加热炉中加热到1265~1275°C保温后进行粗轧和精轧，粗轧机的开轧温度控制在1050~1060°C，精轧机的终轧温度为820~850°C，单道次压下率大于20%，轧后先采用雾化冷却，使角钢以大于25°C /s的冷速均匀快速的冷却到680~720°C，然后再以0.02~2V /s的冷速冷却到450°C，最后空冷至室温。
[0019]下表是具体实施例的化学成分按量重量百分比的配比:
【权利要求】
1.一种V-N微合金化高强韧大规格角钢，其特征在于，化学成分按照重量百分比配比如下:C:0.14 ~0.20%，S1:0.20 ~0.50%，Mn:1.30 ~1.55% , P ≤0.020%, S:≤ 0.010%，N:0.009 ~0.016%，V:0.06 ~0.10%，Als: 0.015 ~0.030%，余量 Fe。
2.根据权利要求1所述的V-N微合金化高强韧大规格角钢，其特征在于，化学成分按照重量百分比配比如下:C:0.14~0.18%，S1:0.30~0.45%，Mn:1.35~1.55%，P: ^ 0.020%, S:≤0.010%，Ν:0.010 ~0.016%，V:0.07 ~0.09%，Als: 0.020 ~0.026%，余量 Fe。
3.根据权利要求1所述的V-N微合金化高强韧大规格角钢，其特征在于，力学性能技术指标如下: 抗拉强度:Rm≥620MPa ； 屈服强度=Rel≥485MPa ； 伸长率:A≥20% ； 冲击韧性:Akv≥20J (试验温度_40°C)。
4.如权利要求1或2所述V-N微合金化高强韧大规格角钢的生产方法，包括连铸工序、轧制工序、冷却工序，其特征在于: 所述连铸工序的工艺参数控制如下:钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，开浇第一包中包温度控制在1545~1552°C，铸坯拉速为0.85~1.5m/min，出结晶器的铸坯尺寸为 250*360*7750 mm ； 所述轧制工序的工艺参数控制如下:将连铸所得矩形坯在加热炉中加热到1265~1275°C保温后进行粗轧和精轧，粗轧机的开轧温度控制在1050~1060°C，精轧机的终轧温度为820~850°C，单道次压下率大于20% ； 所述冷却工序的工艺参数控制如下:轧后先采用雾化冷却，使角钢以大于25°C /s的冷速均匀快速的冷却到680~720°C，然后再以0.02~2V /s的冷速冷却到450°C，最后空冷至室温。
5.根据权利要求4所述的V-N微合金化高强韧大规格角钢的生产方法，其特征在于，其热轧角钢最终室温组织为超细铁素体+颗粒状或短棒状珠光体组织，铁素体晶粒尺寸为3~4μ m ;并在铁素体基体上弥散分布着细小的碳氮化f凡或氮化f凡颗粒,颗粒尺寸为2~20nmo
【文档编号】B21B37/74GK103911549SQ201410170653
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月26日 优先权日:2014年4月26日
【发明者】冯运莉, 宋卓斐, 李 杰, 段宝美, 胡小明 申请人:河北联合大学