专利名称：屈服强度500MPa级H型钢用钢及其控轧控冷工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于低合金高强结构钢领域，尤其涉及屈服强度500MI^级H型钢用钢及其控轧控冷工艺。
背景技术：
H型钢是一种理想的经济断面型材，它比普通工字钢具有重量轻、性能好、规格多、 断面经济合理、使用方便和节约金属材料等优点，被广泛用于高层建筑、机械制造、大型厂房、电站建设、机场、港口码头、隧道、地下铁道、桥梁、船舶、运输车辆、高速公路、隧道支护工程、海上石油平台、简易车库、海滨度假房以及各种工程结构件等。H型钢具有两腿内、外表面平行，两腿的端头呈直角，金属分布合理，刚性好，不易弯曲，力学性能优良，安装简便等优点，因此用途较为广泛。在工程中使用H型钢，一般可节省钢材15 40%，且可节省工时、缩短建设周期、提高效率、降低劳动强度、外表美观，在国外已普遍采用H型钢代替普通工字钢。随着经济的发展，对H型钢的性能要求逐年提高。目前我国的H型钢生产企业已开发出420MPa、460MPa等级别的H型钢，但都是采用添加合金元素Nb或V的方法生产， 且其Nb、V的用量较高，如屈服强度为420ΜΙ^级的BS 55C热轧H型钢，V含量为0. 10 0. 而500ΜΙ^级别H型钢的生产其合金元素含量更高，导致炼钢成本很高。另外，为得到较好的冲击韧性，要求很低的终轧温度，既增大了轧机的负荷和能耗，又降低了生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种屈服强度500MPa级H型钢用钢及其控轧控冷工艺。利用控轧控冷工艺可以大幅度降低钢中合金元素的用量，同时保证H型钢的力学性能，从而降低生产成本。为解决上述技术问题，本发明提供了一种屈服强度500MI^级H型钢用钢，其化学成分重量百分比为c :0. 13 0. 20% ；Si 0. 40 0. 60 % ；Mn :1. 30 1. 50 % ;P 彡 0. 030% ；S 彡 0. 030% ；V 0. 05 0. 07% ；Als :0. 003 0. 015% ；其余为铁和残余的
微量杂质。本发明还提供屈服强度500MI^级H型钢用钢的控轧控冷工艺，包括加热、粗轧、万能精轧机轧制、轧后冷却工序，其特征在于，加热温度1200 1250°C;粗轧开轧温度1100 1150°C，粗轧终了温度980 1020°C ；万能精轧机的开轧温度900 950°C，万能精轧机的终了温度880 920°C ；轧后采用超快速冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度850 910°C，终冷温度550 630°C，冷却速度50 70°C /s。下面具体说明本发明技术方案的内容本发明的理论依据是利用难溶的金属颗粒控制原始奥氏体晶粒尺寸，使高温奥氏体静态再结晶所需临界变形量降低，再结晶更容易进行，也使再结晶后的奥氏体晶粒不易长大，同时降低了 V(CN)在高温奥氏体区的析出量；通过奥氏体低温区间的变形，使V(CN) 在低温奥氏体中部分析出，从而在变形奥氏体中形成大量形变带和高密度位错；轧后采用超快速冷却方式，快速冷却至550 630°C，一方面，增加铁素体形核驱动力和V (CN) 一般析出驱动力，充分发挥细晶强化和沉淀强化的作用；另一方面，固定遗传自相变前奥氏体中的高密度位错，充分发挥位错强化的作用。在随后的组织转变过程中，可能有少量的贝氏体产生，也起到了一定的相变强化效果。从而本发明中有效地利用各种强化机制，在采用较低的合金含量条件下，达到屈服强度500MPa级H型钢的力学性能要求。本发明对屈服强度500MI^级高强度H型钢提供了一种新的组织状态，即多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。而常规生产方式形成的组织均为铁素体和珠光体组织。采用该复相组织的依据是多边形和针状铁素体晶粒尺寸小，基体位错密度高，具有很好的强化效果；珠光体中渗碳体片层间距小，并出现退化现象，使珠光体强化效果增强，少量粒状贝氏体对强度的提高有一定作用，同时不显著降低钢材的冲击韧性和延伸性能。本发明通过在H型钢的控制控冷工艺，尤其是热轧后的超快速冷却工艺，采用喷水控制冷却技术，可在较短时间内将具有较高温度的H型钢冷却至550 630°C，利用细晶强化、析出强化和相变强化机制，得到具有细小晶粒的复相组织，明显减少了合金元素的添加量，降低了生产成本。该技术生产的H型钢完全满足国家标准的要求，增强了企业的竞争力。
具体实施例方式下面结合3个实施例具体阐述本发明。本发明热轧H型钢轧制工艺流程为铸坯加热炉加热一粗轧一万能精轧机轧制一轧后超快速冷却。本发明热轧H型钢的熔炼化学成分、主要生产工艺参数与性能的实施例如下实施例1 热轧H型钢的熔炼化学成分重量百分比(wt% ) % =C :0. 19 ；Si :0. 42 ；Mn :1. 48 ； P 0. 015 ；S 0. 025 ；V 0. 05 ；Als 0. 003。H型钢控轧控冷工艺参数为加热温度1250°C;粗轧阶段开轧温度1150°C，终轧温度980°C ；万能精轧机的开轧温度910°C，终轧温度880°C ；轧后采用超快速冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度850°C，终冷温度560°C，冷却速度69°C /s。H 型钢(规格为 305mmX305mmX15mmX15mm)性能指标是ReL 为 530MPa, Rm 为 630MPa，A 为 23. 8%，0°C纵向 Akv 为 118J。H型钢的金相组织为多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。实施例2:热轧H型钢的熔炼化学成分重量百分比(wt% ) % =C :0. 13 ；Si :0. 49 ；Mn :1. 33 ； P 0. 026 ；S 0. 009 ；V 0. 07 ；Als 0. 014。H型钢控轧控冷工艺参数为加热温度1210°C;粗轧阶段开轧温度1100°C，终轧温度1000°C ；万能精轧机的开轧温度930°C，终轧温度900°C ；轧后采用超快速冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度870°C，终冷温度625°C，冷却速度55°C /s。H 型钢(规格为 30&nmX30&iimX l&nmX l&nm)性能指标是ReL 为 540MPa，Rm 为 635MPa，A 为 23. 1%，0°C纵向 Akv 为 135J。H型钢的金相组织为多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。实施例3 热轧H型钢的熔炼化学成分重量百分比(wt% ) % =C :0. 16 ；Si :0. 57 ；Mn :1. 39 ； P 0. 023 ；S 0. 011 ；V 0. 06 ；Als 0. 008。H型钢控轧控冷工艺参数为加热温度1230°C;粗轧阶段开轧温度1130°C，终轧温度1020°C ；万能精轧机的开轧温度950°C，终轧温度920°C ；轧后采用超快速冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度900°C，终冷温度630°C，冷却速度60°C /s。H 型钢(规格为 305mmX305mmX 15mmX 15mm)性能指标是ReL 为 525MPa，Rm 为 620MPa，A 为 24. 5%，0°C纵向 Akv 为 137J。H型钢的金相组织为多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。
权利要求
1.一种屈服强度500MPa级H型钢用钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为C 0. 13 0. 20% ；Si 0. 40 0. 60% ；Mn :1. 30 1. 50% ；P 彡 0. 030% ；S 彡 0. 030% ；V 0. 05 0. 07% ；Als 0. 003 0. 015% ；其余为铁和残余的微量杂质。
2.如权利要求1所述的屈服强度500MPa级H型钢用钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为C :0. 13 0. 16% ；Si 0. 49 0. 57% ；Mn :1. 33 1. 39% ；P :0. 023-0. 026% ； S 0. 009-0. 011%;V :0. 06 0. 07% ；Als :0. 008 0. 014% ；其余为铁和残余的微量杂质。
3.一种如权利要求1所述的屈服强度500MPa级H型钢用钢的控轧控冷工艺，包括加热、粗轧、万能精轧机轧制、轧后冷却工序，其特征在于，加热温度1200 1250°C ；粗轧开轧温度1100 1150°C，粗轧终了温度980 1020°C ；万能精轧机的开轧温度900 950°C，万能精轧机的终了温度880 920°C ；轧后采用超快速冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度850 910°C，终冷温度550 630°C，冷却速度50 70°C /s。
4.如权利要求3所述的屈服强度500MPa级H型钢用钢的控轧控冷工艺，其特征在于，加热温度1230 1250°C ；粗轧开轧温度1130 1150°C，粗轧终了温度980 1020°C ；万能精轧机的开轧温度910 950°C，万能精轧机的终了温度880 920°C ；轧后采用超快速冷却，H 型钢翼缘部分的开冷温度850 900°C，终冷温度560 630°C，冷却速度60 69°C /s。
5.一种500MPa级H型钢，其特征在于，采用权利要求1所述的钢种和权利要求3所述控轧控冷工艺生产，其内部组织为多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。
全文摘要
本发明公开了屈服强度500MPa级H型钢用钢，其化学成分重量百分比为C0.13～0.20％；Si0.40～0.60％；Mn1.30～1.50％；P≤0.030％；S≤0.030％；V0.05～0.07％；Als0.003～0.015％；其余为铁和残余的微量杂质。其控轧控冷工艺特点为加热温度1200～1250℃；粗轧开轧温度1100～1150℃，粗轧终了温度980～1020℃；万能精轧机的开轧温度900～950℃，万能精轧机的终了温度880～920℃；轧后采用超快速冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度850～910℃，终冷温度550～630℃，冷却速度50～70℃/s。
文档编号C22C38/24GK102330023SQ20101022764
公开日2012年1月25日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者吴坚, 吴迪, 孙维, 汪开忠, 王国栋, 程鼎, 苏世怀, 赵宪明 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司