一种具有‑60℃良好低温韧性的热轧H型钢及其生产方法与流程

本发明属于金属材料生产技术领域,具体涉及一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢及其生产方法。

背景技术：

近年来，能源的开采从环境条件适宜区域向气候恶劣的北极区域转移，由于北极地区是气候条件恶劣的高寒地区，使得在北极等高寒地区建造或使用的油气开采装置必须具有高的耐低温特性，使用的钢铁结构材料必须在-50℃～60℃以下的严寒条件下，具有优异的低温冲击韧性要求。

而按照一般h型钢生产工艺流程生产出的h型钢，其韧韧脆转变温度在-10℃左右，如用于高寒地区和低温环境，则在承受动载或冲击时，容易出现脆断，造成不必要的损失，用于-60℃及以下环境的h型钢，其低温韧性要满足gb712中f级钢的要求；而以异型坯为原料，采用铁水预处理、低温大压下和轧后控冷等措施生产的热轧h型钢，-60℃低温韧性等可满足gb712中-60℃冲击性能要求。同时，采用h型钢替代焊接h型钢可以减少焊接工序，提高了工程进度、材料利用率和安全性。

中国发明专利：专利号200410020627.x，公开的h型钢轧后控制冷却方法，虽然生产过程中对轧制后的h型钢采用气雾冷却方式在冷却装置中进行冷却，利用相变强化、析出强化和细晶强化机制，得到具有细小晶粒的h型钢组织状态，但主要是以提高h型钢的强度，对低温韧性方面没有涉及。

中国发明专利：公开(公告)号cn102051525a，一种低成本q420qe桥梁用钢板的生产方法，该专利主要是以连铸坯为基础，通过合理的控制轧制和控制冷却工艺处理，生产10-40mm厚q420qe钢板。但该专利的对象为连铸板坯生产的钢板，与以异型坯生产的h型钢在工艺上有较大的差异，且主要涉及-40℃低温冲击要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢，具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性。

本发明还提供了一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢的生产方法，控制钢坯加热工艺、轧制温度和冷却工艺，配合钢的元素配方，生产的h型钢具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性，且减少了焊接工序和焊后目视检查和焊缝探伤等工序，吨钢可降低成本500元以上。

本发明提供的一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢，含有以下重量百分别的元素：碳0.07～0.15％、硅0.15～0.35％、锰1.00～1.45％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、钒0.020～0.060％、铌0.010～0.060％、镍0.10～0.25％、als≥0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明还提供了一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢的生产方法，流程为：铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→lf精炼→异型坯全保护浇铸→h型钢a线轧制。

进一步的，钢坯加热工艺控制：加热温度控制在1220～1240℃；

进一步的，轧制温度工艺控制：开轧温度控制在1050～1150℃；

进一步的，轧制温度工艺控制：3机架万能轧制道次开轧温度控制在910～950℃，终轧温度控制在780～900℃；

进一步的，冷却工艺控制：轧件以50℃/s～90℃/s速度冷却到580～650℃区间相变，回温至650～710℃，然后自然冷却到室温；

进一步的，万能道次的压下率控制在50％以上。

由于热轧h型钢采用异型坯为原料，受到压缩比和轧制能力的限制，不能通过低温大变形来获得细小的晶粒组织，而变形量对奥氏体再结晶百分数的影响与钢中nb、变形温度有很大关系。当钢中无nb时，随着变形量的增加，再结晶百分数刚开始增加迅速，随后增加缓慢。当钢中有nb时，在变形温度较低时，再结晶百分数随变形量的增加而缓慢增加；在变形温度较高时，奥氏体再结晶百分数随变形量增加而迅速增加，增加到一定值时，再提高变形量，变形奥氏体再结晶百分数的增加趋势又变缓。变形温度再高，如果变形量太小仍然不能达到完全再结晶。本发明的配方配合本发明的工艺通过控制形变温度下的圧下率，获得细小铁素体与珠光体晶粒组织，从而得到良好强韧性效果的热轧h型钢产品。

采用本发明提供的生产方法生产的428×407×20×35规格热轧h型钢，其-60℃低温韧性为202j，屈服强度为385mpa，抗拉强度为501mpa，延伸率为31.0％，具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性；采用本生产方法生产的400×400×13×21规格热轧h型钢，其-60℃低温韧性为208j，屈服强度为361mpa，抗拉强度为491mpa，延伸率为35.0％；采用本生产方法生产的194×150×6×9规格热轧h型钢，其-60℃低温韧性为196j，屈服强度为454mpa，抗拉强度为535mpa，延伸率为30.0％。

与现有技术相比，采用本生产方法生产的热轧h型钢具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性，同时使结构制作单位减少了焊接工序和焊后目视检查和焊缝探伤等工序，吨钢可降低成本500元以上。

附图说明

图1为100x晶粒度-428×407×20×35规格-晶粒度9.0级-铁素体+珠光体；

图2为100x晶粒度-400×400×13×21规格-晶粒度9.5级-铁素体+珠光体；

图3为100x晶粒度-194×150×6×9规格-晶粒度10.5级-铁素体+珠光体+少量马氏体。

具体实施方式

实施例1

一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢，含有以下重量百分别的元素：碳0.10％、硅0.28％、锰1.41％、磷0.010％、硫0.008％、钒0.045％、铌0.025％、镍0.15％、als0.020％。

其生产工艺控制如下：加热温度控制在1220～1240℃，开轧温度控制在1120℃，万能轧制道次开轧温度控制在940℃，终轧温度控制在860℃；万能道次的压下率控制在52％；冷却工艺控制：轧件以65℃/s速度冷却到640℃附近相变，回温至680℃，然后自然冷却到室温。

按本发明工艺生产的428×407×20×35规格的热轧h型钢，100x晶粒度如图3所示；其抗拉强度501mpa、屈服强度385mpa、延伸率31.0％、-60℃纵向v型冲击功202j，熔炼分析c含量为0.10％，碳当量为0.37％，各项性能符合gb712-2011中fh36的要求。其-60℃低温韧性为202j，屈服强度为385mpa，抗拉强度为501mpa，延伸率为31.0％，具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性；

实施例2

一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢，含有以下重量百分别的元素：碳0.10％、硅0.25％、锰1.35％、磷0.007％、硫0.005％、钒0.036％、铌0.020％、镍0.13％、als0.022％。

其生产工艺控制如下：加热温度控制在1220～1240℃，开轧温度控制在1100℃，万能轧制道次开轧温度控制在925℃，终轧温度控制在842℃；万能道次的压下率控制在55％；冷却工艺控制：轧件以57℃/s速度冷却到600℃附近相变，回温至658℃，然后自然冷却到室温。

按本发明工艺生产的400×400×13×21规格的热轧h型钢，100x晶粒度如图2所示；其抗拉强度491mpa、屈服强度361mpa、延伸率35.0％、-60℃纵向v型冲击功208j，熔炼分析c含量为0.10％，碳当量为0.36％，各项性能符合gb712-2011中fh36的要求。其-60℃低温韧性为208j，屈服强度为361mpa，抗拉强度为491mpa，延伸率为35.0％

实施例3

一种具有-60℃良好低温韧性的热轧h型钢，含有以下重量百分别的元素：碳0.10％、硅0.28％、锰1.41％、磷0.010％、硫0.008％、钒0.045％、铌0.025％、镍0.15％、als0.020％。

其生产工艺控制如下：加热温度控制在1220～1240℃，开轧温度控制在1120℃，万能轧制道次开轧温度控制在940℃，终轧温度控制在860℃；万能道次的压下率控制在52％；冷却工艺控制：轧件以65℃/s速度冷却到640℃附近相变，回温至680℃，然后自然冷却到室温。

按本发明工艺生产的194×150×6×9规格的热轧h型钢，100x晶粒度如图1所示；其抗拉强度535mpa、屈服强度454mpa、延伸率30.0％、-60℃纵向v型冲击功196j，熔炼分析c含量为0.09％，碳当量为0.37％，各项性能符合gb712-2011中fh36的要求。其-60℃低温韧性为196j，屈服强度为454mpa，抗拉强度为535mpa，延伸率为30.0％。