一种420MPa级H型钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属冶炼领域，具体涉及一种420MPa级低屈强比H型钢及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着建筑用H型钢使用的不断大型化，对使用的钢铁材料提出了更高的要求。目 前，建筑用H型钢均无屈强比要求，当承载较大载荷时，安全性能将大幅降低。
[0003] 低屈强比H型钢主要应用具有抗震要求的建筑、桥梁、电站设备、水利、能源、化 工、起重运输机械及其他较高抗震要求的钢结构。此钢材具有较低的屈强比，可有效吸收变 形载荷，从而提高钢构在极端环境下的安全性能。同时，产品一次热乳成型，不需焊接，可提 高整体钢结构的综合性能。
[0004] 近年来，国内低屈强比钢板生产技术日渐成熟，已经形成规模化生产，但是受H型 钢生产的特殊性，在H型钢生产过程中，连铸、乳制、乳后冷却以及乳后热处理等工序无法 达到板材生产控制水平，限制了低屈强比H型钢的生产，严重制约了我国建筑用高品质H型 钢的发展。因此，开发一种工艺相对简单，并易于实现稳定生产的H型钢生产方法，实现高 强度低屈强比H型钢生产，已成为我国高品质建筑用钢发展亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种420MPa级高强度低屈强比H型钢及其制备方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种420MPa级高强度低屈强比H型钢，所 述420MPa级高强度低屈强比H型钢的化学成分按重量百分数计为：C 0. 11~0. 15%、 Si 0. 20 ~0. 35%、Mn 1. 35 ~1. 50%、P 彡 0. 035%、S 彡 0. 025%，Cu 0. 25-0. 30%，Cr 0.40-0. 45, Ni (λ 20-0. 30%，Nb (λ 20-0. 30%，其余为铁和微量杂质。
[0007] 本发明还提供了上述420MPa级低屈强比H型钢的制备方法，所述制备方法包括铁 水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、矩型坯连铸和乳制步骤，所述铁水预脱硫步骤后铁水中的硫 含量不高于〇. 〇20wt% ;转炉冶炼采用顶吹转炉冶炼；矩型坯连铸为全程保护浇注，并确保 大包挂长水口开浇。
[0008] 优选的，在转炉冶炼步骤中，采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁、铌铁进行 合金化，合金成分按中限控制；铜粒、镍板随炉料加入，其余合金在钢水出至四分之一时，分 批加入钢水出至四分之三时加完。
[0009] 更优选的，转炉冶炼步骤中使用铝锰铁脱氧，其加入量2. 0-2. 5kg/t。
[0010] 优选的，在连铸步骤中，中间包烘烤温度为ll〇〇°C，其中，二次冷却区采用弱冷，结 晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂加入量为1~I. 5kg/t钢，液相 线温度为1517. 8°C，中间包过热度按20~25°C控制，铸坯规格为165mmX 200mm，拉速为 L 0 ~L 4m/min〇
[0011] 优选的，在乳制步骤中，加热炉的均热温度为1220~1260°C，铸坯在炉时间为 120-180min。终乳温度在翼缘外侧为910°C，乳材在冷床自然冷却。
[0012] 优选的，所述乳材的规格为Hl75X90X 5X8。
[0013] 本发明针对高强度低屈强比H型钢在成分、冶炼及乳制过程中的问题，提供了一 种420MPa级高强度低屈强比H型钢及其制备方法，本发明的力学性能良好，屈服强度大于 427MPa，抗拉强度大于641MPa，屈强比0. 64~0. 67。
[0014] 同目前型钢及生产方法比较，本发明具有如下的优点：
[0015] 1.该产品同时具有高强度和低屈强比两个特点，可有效增强其变形吸收能力，可 提高建筑物在极限动载荷下的安全性能。
[0016] 2.简化炼钢工序流程，工艺控制简单，合金回收率稳定，乳制工序采用高温快烧， 终乳温度较高，可有效降低乳机负荷，提高生产效率。
[0017] 3.乳后不控冷且不需进行热处理，完成420MPa级高强度低屈强比H型钢的成分设 计及生产，降低生产成本。
[0018] 4.通过成分调整，解决了原有炼钢、乳钢设备工艺老化，难以适应高附加值H型钢 产品生产的难题，为实现普碳型钢生产线向高强度专用H型钢生产线转变奠定基础。
[0019] 5.本发明的力学性能良好，屈服强度大于427MPa，抗拉强度大于641MPa，屈强比 0. 64 ~0. 67。
【具体实施方式】
[0020] 如下为本发明的实施例，其仅用于对本发明的解释而并非限制。
[0021] 本发明主要通过优化成分设计，结合控制加热和乳制，使高终乳温度工艺条件下 生产420MPa级高强度低屈强比H型钢成为可能，实现了该类产品的低成本生产。
[0022] 如下实施例中H型钢的化学成分的重量百分数为：C 0. 11~0. 15%、Si 0. 20~ 0· 35%、Mn L 35 ~L 50%、P 彡 0· 035%、S 彡 0· 025%，Cu 0· 25-0. 30%，Cr 0· 40-0. 45， Ni 0.20-0. 30%，Nb 0.20-0. 30%，其余为铁和微量杂质。
[0023] 根据本发明实施例，420MPa级高强度低屈强比H型钢的制备方法包括脱硫、转炉 冶炼（例如，80吨顶底复吹转炉冶炼）、矩型坯全保护连铸、乳制（例如，1-3乳机布置型式 生产线乳制）。
[0024] 如下实施例中，连铸过程采用长水口全程保护浇铸。
[0025] 本发明未提及的工序以及下文提到而本发明未作解释的术语，均可采用现有技术 或可参见现有技术，如二冷为二次冷却区。
[0026] 本发明采用如下的方法制备H型钢：
[0027] (1)铁水到脱硫站，脱硫后保证铁水中的硫含量为彡0. 020wt%。
[0028] (2)转炉冶炼：采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁、铌铁进行合金化，合金 成分按中限控制；铜粒、镍板随炉料加入，其余合金在钢水出至四分之一时，分批加入钢水 出至四分之三时加完。铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量2. 0-2. 5kg/t。
[0029] (3)连铸：中间包烘烤温度为1100°C，结晶器对弧，使用全程保护浇注，其中， 二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂加入量为 1~I. 5kg/t钢，液相线温度为1517. 8°C，中间包过热度按20~25°C控制，铸坯规格为 165mmX200mm，拉速为 L 0 ~I. 4m/min。
[0030] (4)加热炉的均热温度为1220~1260°C，铸坯在炉时间为120-180min。终乳温度 在翼缘外侧为910°C，乳材在冷床自然冷却，乳材的规格为H175 X 90 X 5 X 8。
[0031] 制备获得的型钢的化学成分重量百分比见表1，乳材力学性能记录表见表2。
[0032] 表1 :钢的化学成分重量百分比％
[0034] 表2 :乳材力学性能记录表
[0037] 从上表可看出，本发明的产品同时具有高强度和低屈强比两个特点，可有效增强 其变形吸收能力；炼钢工序流程简单，合金回收率稳定，乳制工序采用高温快烧，终乳温度 较高，可有效降低乳机负荷，提高生产效率；乳后不控冷且不需进行热处理，完成420MPa级 高强度低屈强比H型钢的成分设计及生产，降低了生产成本。
[0038] 本发明的力学性能良好，屈服强度大于427MPa，抗拉强度大于641MPa，屈强比 0. 64 ~0. 67^
[0039] 最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参 照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本 发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种420MPa级高强度低屈强比Η型钢，其特征在于，所述Η型钢的化学成分的重 量百分数为：C0.11~0.15%、Si0.20~0.35%、Μη1.35~1.50%、Ρ彡0.035%、 S彡0· 025%，Cu0· 25-0. 30%，Cr0· 40-0. 45,Ni0· 20-0. 30%，Nb0· 20-0. 30%，其余为 铁和微量杂质。2. 权利要求1所述Η型钢的制备方法，所述制备方法包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精 炼、矩型坯连铸和乳制步骤，所述铁水预脱硫步骤后铁水中的硫含量不高于0. 020wt% ;转 炉冶炼采用顶吹转炉冶炼；矩型坯连铸为全程保护浇注，并确保大包挂长水口开浇。。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，转炉冶炼步骤中，采用硅猛、中碳锰铁、铜 粒、镍板、中碳铬铁和铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；铜粒、镍板随炉料加入，其余 合金在钢水出至四分之一时，分批加入钢水出至四分之三时加完。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，转炉冶炼步骤中使用铝锰铁脱氧，其加入 量为 2. 0-2. 5kg/t。5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，连铸步骤中，中间包烘烤温度为 1100。。， 其中，二次冷却区采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆 盖剂加入量为1~1. 5kg/t钢，液相线温度为1517. 8°C，中间包过热度按20~25°C控制， 铸还规格为165mmX200mm，拉速为1. 0~1. 4m/min。6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在乳制步骤中，加热炉的均热温度为 1220~1260°C，铸坯在炉时间为120-180min，终乳温度在翼缘外侧为910°C，乳材在冷床自 然冷却。
【专利摘要】本发明提供了一种420MPa级高强度低屈强比H型钢及其制备方法，所述H型钢的化学成分按重量百分数计为：C？0.11～0.15％、Si？0.20～0.35％、Mn？1.35～1.50％、P≤0.035％、S≤0.025％，Cu？0.25-0.30％，Cr？0.40-0.45，Ni？0.20-0.30％，Nb？0.20-0.30％，其余为铁和微量杂质。本发明通过优化成分设计，结合控制加热，使高终轧温度工艺条件下生产420MPa级低屈强比H型钢成为可能，并实现了该类产品的批量生产。本发明的力学性能良好，屈服强度大于427MPa，抗拉强度大于641MPa，屈强比0.64～0.67。
【IPC分类】C21D7/13, C22C38/12, C22C38/02, C22C38/18, C22C38/04, C22C33/06, C22C38/16, C22C38/08
【公开号】CN105401075
【申请号】CN201510788520
【发明人】付常伟
【申请人】山东钢铁股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月16日