一种耐低温热轧h型钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐低温H型钢的冶炼技术领域，具体地，本发明设及一种耐低温热轴H 型钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国自20世纪80年代开始建造自己的海洋石油平台，在海洋石油、天然气的开采 方面发展迅速，该也有力的推动了海洋石油钻井平台用钢的需求。高强度、耐低温海洋平台 用钢的需求越来越大，而我国在该方面的技术能力还比较落后，迫切需要研发系列拥有自 主知识产权的高强度、高初性海洋平台用钢，该对于充分利用我国海域资源，实现国家的能 源战略具有深远的意义。海洋用热轴H型钢要考虑到风载荷、波浪载荷、河流载荷、冰载荷、 地震载荷等影响，该就决定了海洋平台用钢的特殊性，特别要求高强度、高初性。
[0003] 由于海洋石油平台建造于大海之中，其工作环境十分恶劣。因此，海洋石油平台对 钢材的质量要求很高，除对强度要求外，对耐低温性能要求也很高。为保证海洋石油平台 用钢具有良好的综合性能，国外主要采用Nb或Nb-v微合金化的技术路线，如美国的A572/ A572M和E册6、英国的BS4360-50D、德国的StE355等海洋石油平台用钢均为Nb-V微合金化 钢。我国H型钢生产品种与国外相比比较单一，强度级别在235-345MPa，其中235MPa占绝 大部分产量。微合金化用热轴H型钢研制在起步阶段，当前生产高强耐低温热轴H型钢除 了加强控制轴制W外，关键还是要引入合适的微合金化技术。
[0004] 在已公开的有关微合金化用于海洋石油开采平台的耐低温热轴H型钢的专利中， 中国专利申请CN103667910A介绍了一种具有良好低温冲击初性的热轴H型钢及其制造方 法，按重量百分比计，其钢水的化学组成为；C0. 05~0. 18、SiO. 15~0. 40、Mnl. 0~1. 5、 V0. 010 ~0. 050、佩0. 015 ~0. 050、Ti0. 005 ~0. 025、A1《0. 035、P《0. 020、S《0. 015， 余量为化和微量杂质。该发明主要通过低碳含量，应用魄饥铁复合微合金化工艺，实现了 高终轴温度条件下耐低温热轴H型钢产品生产。其问题在于该钢种虽然使用了微合金佩， 但是强度级别没有太高，而且-40°C的初性也不是很高，加入Nb后的生产成本增加了。
[0005] 中国专利申请CN101760704A公开了 一种含饥经济型高强度高耐候热轴H型钢，其 中V的含量为0. 07%~0. 12%，但是由于其在炼钢和连铸过程中控制得较少，其低温初性 不是很高，没有充分利用V在钢中的作用。
[0006] 综上所述，微合金化海洋用热轴H型钢的研究与开发生产在国内的传统流程上， 从成分设计的种类到生产工艺控制技术较低级别正处于发展阶段。对于Q34祀及W上级别 的高强耐低温热轴H型钢的成分设计和工艺在国内外还未见报道。由于Q34祀及W上级别 的热轴H型钢的冶金过程和工艺过程同传统流程均有不同，主要是容易出现低温初性不稳 定或强度不合要求，因此需要在冶金成分设计W及工艺控制上采取新的设计和工艺路线， W较低成本生产适合于海洋平台用的耐低温热轴H型钢Q345E，W满足市场需求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于，提供一种耐低温热轴H型钢，本发明制备的H型钢的组织为多 边形铁素体和珠光体组织，屈服强度为350~450MPa，抗拉强度为480~eOOMPa，断后伸长 率> 22%，-40°C V型夏比冲击功> 200J。
[000引为达到上述发明的目的，本发明采用了如下技术方案：
[0009] 一种耐低温热轴H型钢，所述的热轴H型钢，按重量百分比计其化学成分为： C0. 07 ~0. 10%、Si0. 2 ~0. 4%、Mnl. 30 ~1. 60%、P《0. 020%、S《0. 015%、V0. 015 ~ 0. 070%、Ti0.0 10~0. 030%，余量为化和不可避免的杂质。
[0010] 本发明所述H型钢的组织类型为多边形铁素体组织和少量的珠光体组织，且不 需进行热处理工序，屈服强度为350~450MPa，抗拉强度为480~eOOMPa，断后伸长率 > 22%，-40°C V型夏比冲击功> 200J。
[0011] W下对本发明中所含组分的作用及用量的选择做出了具体说明：
[0012] C;是低碳钢传统、经济的强化元素，钢的强度随碳含量的增加而提高，但它对钢的 焊接性能、力学性能及耐蚀性能影响很大，从国际焊接学会规定的碳当量Ceq和裂纹敏感 指数Pcm可W看出碳是影响焊接性能最敏感的一个元素，而且冲击初性随碳含量的增加也 会明显下降，采用低的碳含量设计，可提高钢板的初性和延性，并具有良好的焊接性和耐蚀 性能。因此，为满足高强度与高初性的良好匹配，最根本的途径是降低碳含量，并通过其它 手段提高强度，因此本发明中的C含量控制在0. 07~0. 10%之间。
[0013] Si ;是钢中的基本元素，主要是在炼钢过程中起脱氧作用，一般情况下，镇静钢中 的Si含量都在0. 1 % W上。但是，钢中含Si量偏高，会使钢的初性，尤其使低温初性明显降 低，而且含量过高时对钢的焊接性能不利，综合钢的强度、初性、耐腐蚀性能和焊接性能等 诸多考虑，本发明中的Si含量控制在0. 2~0. 4%之间。
[0014] Mn;作为碳素钢和低合金结构钢的基本组成元素，它在炼钢过程中起到了脱氧剂 的作用，此外Mn在钢中起固溶强化作用，由于要使钢具有良好的可焊性则要求其有较低的 碳含量，因此通常靠提高铺含量来保证其强度，但有资料显示Mn含量过高（> 1. 5% )对钢 的焊接性能不利，并可能加重中屯、偏析，并且铺元素偏高易形成MnS夹杂，对钢的耐蚀性产 生不利影响，因此本发明中的Mn含量控制在1. 30~1. 60%之间。
[0015] P;被认为是廉价的提高耐海水腐蚀性元素，但其会给母材的低温初性和焊接热影 响区初性带来不利的影响，综合考虑，各国海洋平台用钢的P含量都有较严格的上线控制， 一般不超过0. 030 %，本发明中的P含量上线定为0. 020 %。
[0016] S;是钢中的有害元素，在钢中易形成MnS夹杂，其对钢的横向性能、Z向性能、耐海 水腐蚀性能等均有害，在实际生产中应尽量控制在最低含量，本发明中的S含量上线定位 0. 015%。
[0017] V ;v可W提高钢的泽透性，溶入铁素体中具有强化作用，可W形成稳定的碳化物， 细化晶粒。但是V对奥氏体再结晶的阻碍效果没有Nb明显。V仅在900°C W下时才对再结 晶有推迟作用，在奥氏体转变W后，V几乎已经完全溶解，V仅作为一个元素来影响奥氏体 向铁素体的转变。V会产生中等强度的沉淀强化和较弱的晶粒细化，而且是与它所占的百 分数成比例的。N可W加强V的作用，为了获得更大的强化效果，可W利用V的沉淀强化和 Nb的晶粒细化相结合的方法。钢中加入V后，会提高初脆转变温度，影响低温初性，一般需 要控制在0. 10% W下，在V、Ti共存的情况下，适当提高V对提高焊缝初性有良好的作用，
[001引 Ti ;是微合金化元素，在钢中加少量的Ti可w提高钢的强度，改善钢的冷成形性 能和焊接性能，也可产生强烈的沉淀强化及中等程度的晶粒细化作用。Ti的化学活性很强， 易与钢中的C、N、0、S形成化合物，TiN可有效阻止奥氏体晶粒在加热过程中的长大，起到细 化奥氏体晶粒的作用，并能改善焊接热影响区的初性，此外，Ti还可作为钢中硫化物变性元 素使用，W改善钢板的纵横性能差异。但Ti的添加不足0.005%，效果不明显，添加量过多 易产生连铸巧缺陷。综上考虑，本发明中的Ti含量控制在0. 010~0. 030%之间。
[0019] 本发明的另一目的在于，提供一种耐低温热轴H型钢的制备方法，所述方法依次 包括转炉冶炼一LF精炼一连铸一轴制成型，其中：
[0020] 1)转炉冶炼：
[002U a.冶炼终点控制：問<0. 020%，的<