一种高冲击吸收能量值h型钢及其加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种高冲击吸收能量值H型钢及其加工方法，所述的H型钢其钢坯组成按质量百分比计为C0.10~0.15wt%，Si0.13~0.20wt%，Mn0.40~0.50wt%，S≤0.025wt%，P≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。所述钢坯通过加热、除鳞、预成型、连轧、定型与精整工序制得断面几何尺寸为230~410mm×230~410mm的H型钢，其屈服强度ReL:300~360/MPa、抗拉强度Rm:425~515/MPa、伸长率A≥33.0/%、V型冲击功Akv≥65/J。本发明具有生产成本低、效率高、操作性及推广性强等优点，所生产的产品具有高冲击吸收能量值，工艺力学性能稳定，V型缺口冲击功远高于GB/T11263标准的规定(≥27J)，抗冲击能力强，综合性能优异，可广泛应用于工业与民用建筑钢结构中的梁、柱结构构件。
【专利说明】一种高冲击吸收能量值H型钢及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料加工与成型【技术领域】，具体涉及一种高冲击吸收能量值的H型钢及其加工方法。
【背景技术】
[0002]热轧H型钢作为一种经济断面型材，其截面模数大，具有重量轻、承载能力强、外形美观、易于铆接、节约工时、降低造价等优点，被广泛应用于工业与民用建筑钢结构中的梁、柱结构构件。目前随着相关H型钢设计应用规范等专业技术文件的编制，国内热轧H型钢的需求量将进一步扩大，市场应用前景广阔。H型钢主要用于各种建筑的支柱和承重基础，不仅受力复杂，而且还要承受诸如地震、冲击等各种外力破坏。为确保建筑结构的整体安全性和长寿命等特殊要求，H型钢不仅要求具有优良的力学性能、焊接性能，还须有较好的塑性与韧性，以提高钢结构的抗过载能力和抗疲劳性能。
[0003]现有技术的H型钢轧钢工艺有:李宝安的一种轧制H形或工字形钢的工艺方法；莱钢的一种型钢矫直辊装置及其装配方法；攀钢新钢钒的H型钢轧制方法；新日本制铁株式会社的轧制H型钢、上海欧本钢构的波纹腹板H型钢和一些钢梁(箱)专利，但是，这些工艺方法都无法满足高冲击吸收能量值(即V型冲击功值)的H型钢的轧制，无法满足现代建筑行业对特种型钢，尤其是高冲击吸收能量值的H型钢的需求，因此，研制开发一种高冲击吸收能量值(即V型冲击功值)的H型钢及其轧制工艺是解决这一问题的有效途径。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的在于提供一种高冲击吸收能量值(即V型冲击功值)的H型钢，V型缺口冲击功率远高于GB/T11263标准的规定(> 27J)，抗冲击能力强，综合性能优异；第二目的在于提供一种轧制这种高冲击吸收能量值H型钢的加工方法。
[0005]本发明的第一目的是这样实现的，所述的H型钢的钢坯组成按质量百分比计为C
0.10~0.15 wt %，Si 0.13~0.20 wt %，Mn 0.40~0.50wt%, S ≤ 0.025 wt %，P ≤ 0.030 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述钢坯通过加热、除鳞、预成型、连轧、定型与精整工序制得断面几何尺寸为23(T410mmX23(T410mm的H型钢。
[0006]本发明的第二目的是这样实现的，包括钢坯加热、钢坯除鳞、预成型、万能轧机连车U在线检测与轧件精整工序，其特征在于具体包括下列工序步骤:
A、钢坯加热:将钢坯送入加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度大于1000°C，控制炉膛处于l(Tl5Pa的微正压状态，加热炉均热段温度为117(Tl210°C，加热时间80~120min，钢坯开轧温度为112(Tll60°C ；
B、钢坯除鳞:将预加热出炉的钢坯经辊道输送至高压水箱以除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为0.8~1.2m/s，喷嘴水压为16~18MPa ;控制除鳞后的钢坯温度为102(Tl060°C ；
C、预成型:将除鳞降温后的钢坯送入开坯轧机中预成型，开轧温度为102(Tl06(rC，轧制速度为3.5~4.0m/s，轧制道次为5~7道，腹板厚度为22~25mm道次压下量为3(T50mm ；D、万能轧机连轧:将预成型的钢坯送入万能轧机进行连轧，开轧温度为92(T950°C，总轧制道次为8~10道，每机架I道，轧制速度为4.6^5.0m/s ;终轧温度控制为89(T920°C，轧制速度为4.6^5.0m/s，得到成品轧件；
E、在线检测:成品轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测；
F、轧件精整:检测后的轧件经辊道输送上冷床漂移，齿步距:220mm，自然冷却至6(T8(TC，之后进行在线矫直，矫直速度为4.6^4.9m/s ;然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高冲击吸收能量值的H型钢。
[0007]本发明高冲击吸收能量值H型钢工艺力学性能稳定、抗冲击能力强、综合性能优异的具有高冲击吸收能量值(即V型冲击功值)的Q235B H型钢，其屈服强度ReL 300-360MPa,抗拉强度Rm 425_515MPa，伸长率A≥33.0%，V型冲击功Akv≥65 J，功远高于GB/T11263标准的规定(3 27J)，抗冲击能力强，综合性能优异。本发明方法具有生产成本低、效率高、操作性及推广性强等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
[0010]所述的H型钢的钢坯组成按质量百分比计为C 0.10~0.15 Wt %，Si 0.13~0.20wt %，Mn 0.40~0.50wt%, S ≥ 0.025 wt %，P ≥ 0.030 wt %，其余为 Fe 及不可避免的不纯物，所述钢坯通过加热、除磷、预成型、连轧、定型与精整工序制得断面几何尺寸为230"410mmX230"410mm 的 H 型钢。
[0011]所述H型钢具有以下特性:屈服强度ReL 30(T360/MPa、抗拉强度Rm 425~515MPa、伸长率A≥33.0%、V型冲击功Akv≥65 J。
[0012]本发明方法包括钢坯加热、钢坯除鳞、预成型、万能轧机连轧、在线检测与轧件精整工序，其特征在于具体包括下列工序步骤:
所述的钢坯加热是将钢坯送入加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度大于1000°C，控制炉膛处于l(Tl5Pa的微正压状态，加热炉均热段温度为117(Tl210°C，加热时间8(Tl20min，钢坯开轧温度为112(Tll60°C ；
所述的钢坯除鳞是将预加热出炉的钢坯经辊道输送至高压水箱以除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为0.8^1.2m/s,喷嘴水压为16~18MPa;控制除鳞后的钢坯温度为1020~1060°C ；
所述的预成型是将除磷降温后的钢坯送入开坯轧机中预成型，开轧温度为102(Tl060°C，轧制速度为3.5~4.0m/s，轧制道次为5~7道，腹板厚度为22~25mm，道次压下量为 3(T50mm ；
所述的万能轧机连轧是将预成型的钢坯送入万能轧机进行连轧，开轧温度为920^9500C，总轧制道次为8~10道，每机架I道，轧制速度为4.6^5.0m/s ;终轧温度控制为890^9200C，轧制速度为4.6~5.0m/s，得到成品轧件；.所述的在线检测是让成品轧件经输出辊道送至型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；所述的轧件精整是将经尺寸检测后的轧件经辊道输送上冷床漂移，齿步距:220mm，自然冷却至6(T80°C，之后进行在线矫直，矫直速度为4.6-4.9m/s ;然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高冲击吸收能量值的H型钢。
[0013]所述的矫直辊的外圆角半径R大于H型钢成品r角半径1.5-2.5mm,即R=r+1.5-2.5,以避免H型钢的r角微裂纹。
[0014]所述的钢坯加热通过侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉来完成。
[0015]所述的除鳞高压水箱的长度为1.n.5m。
[0016]所述的开坯轧机为二辊可逆开坯轧机，轧制道次为7道，平均压下量Ah=35mm。
[0017]所述的连轧机为10机架万能连轧机，总轧制道次为10道，每机架I道。
[0018]所述的在线检测采用的型材轮廓仪为激光轮廓仪。
[0019]实施例1
所述的高冲击吸收能量值H型钢其钢坯化学成分为C 0.10 wt%、Si 0.13 wt%、Mn 0.40wt%、S 0.025wt%、P 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；铸坯断面:230mmX 230mm，经下列工序加工:
钢坯加热:将钢坯送入加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度大于1(KKTC，控制炉膛处于IOPa的微正压状态，加热炉均热段温度为1210°C，加热时间120min，钢坯开轧温度为 1160°C ；
钢坯除鳞:将预加热出炉的钢坯经辊道输送至1.1 m长的高压水箱以除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为16MPa ;控制除鳞后的钢坯温度为1060°C ；
预成型:将钢坯送入开坯轧机中预成型，开轧温度为1060°C，轧制速度为4.0m/s，轧制道次为5道,腹板厚度为23mm道次压下量为35mm ；
万能轧机连轧:将预成型料送入8架万能轧机进行连轧，开轧温度为950°C，轧制速度为5.0m/s ;终轧温度控制为920°C，轧制速度为5.0m/s，得到成品轧件；
在线检测:轧件经输出辊道送至激光型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；
轧件精整:最后轧件经辊道输送上冷床漂移，齿步距:220mm，自然冷却至60°C，之后进行在线矫直，矫直速度为4.9m/s ;然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高冲击吸收能量值的H型钢。
[0020]本实施例H型钢的屈服强度Rel为300MPa，抗拉强度Rm为425MPa，伸长率A为42.5%，V型冲击功Akv分别为80、82、76J，远高于GB/T11263规定的标准(27J)，抗冲击能力强，综合性能优异。
[0021]实施例2
所述的高冲击吸收能量值H型钢其钢坯化学成分为C 0.13 wt%、Si 0.18 wt%、Mn 0.45wt%、S 0.021wt%、P 0.027wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；钢坯断面:230mmX 350mm ；经下列工序加工:
钢坯加热:将钢坯送入加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度大于100(TC，控制炉膛处于13Pa的微正压状态，加热炉均热段温度为1190°C，加热时间lOOmin，钢坯开轧温度为 11400C ；
钢坯除鳞:将预加热出炉的钢坯经辊道输送至1.2 m长的高压水箱以除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为17MPa ;控制除鳞后的钢坯温度为1040°C ；
预成型:将钢坯送入开坯轧机中预成型，开轧温度为1040°C，轧制速度为3.8m/s，轧制道次为7道,腹板厚度为22.0mm道次压下量为35mm ；
万能轧机连轧:将预成型料送入10架万能轧机进行连轧，开轧温度为940°C，轧制速度为4.8m/s ;终轧温度控制为900°C，轧制速度为4.8m/s，得到成品轧件；
在线检测:轧件经输出辊道送至激光型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；
轧件精整:最后轧件经辊道输送上冷床漂移，齿步距:220mm，自然冷却至70°C，之后进行在线矫直，矫直速度为4.7m/s ;然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高冲击吸收能量值的H型钢。
[0022]本实施例H型钢的屈服强度Rel为335MPa，抗拉强度Rm为475MPa，伸长率A为38.5%，V型冲击功Akv分别为76、80、74J，远高于GB/T11263规定的标准(≥27J)，抗冲击能力强，综合性能优异。
[0023]实施例3
所述的高冲击吸收能量值H型钢其钢坯化学成分为C 0.15 wt%、Si 0.20wt%、Mn 0.50wt%、S 0.013wt%、P 0.016wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；钢坯断面:320mmX410mm ；经下列工序加工:
钢坯加热:将钢坯送入加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度大于100(TC，控制炉膛处于15Pa的微正压状态，加热炉均热段温度为1170°C，加热时间80min，钢坯开轧温度为 1120。。；
钢坯除鳞:将预加热出炉的钢坯经辊道输送至1.2 m长的高压水箱以除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为ISMPa ;控制除鳞后的钢坯温度为1020°C ；
预成型:将钢坯送入开坯轧机中预成型，开轧温度为1020°C，轧制速度为3.5m/s，轧制道次为7道,腹板厚度为24mm道次压下量为35mm ；
万能轧机连轧:将预成型料送入10架万能轧机进行连轧，开轧温度为920°C，轧制速度为4.6m/s ;终轧温度控制为890°C，轧制速度为4.6m/s，得到成品轧件；
在线检测:轧件经输出辊道送至激光型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；
轧件精整:最后轧件经辊道输送上冷床漂移，齿步距:220mm，自然冷却至60°C，之后进行在线矫直，矫直速度为4.6m/s ;然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高冲击吸收能量值的H型钢。
[0024]本实施例H型钢的屈服强度Rel为360MPa，抗拉强度Rm为515MPa，伸长率A为33.0%，V型冲击功Akv分别为69、65、71J，远高于GB/T11263规定的标准(≥27J)，抗冲击能力强，综合性能优异。
【权利要求】
1.一种高冲击吸收能量值的H型钢，其特征在于其钢坯组成按质量百分比计为C:0.10~0.15 Wt %，Si 0.13~0.20 wt %，Mn 0.40~0.50wt%, S ≤ 0.025 wt %，P ≤ 0.030 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述钢坯通过加热、除磷、预成型、连轧、定型与精整工序制得断面几何尺寸为23(T410mmX23(T410mm的H型钢。
2.如权利要求1所述的高冲击吸收能量值的H型钢，其特征在于所述H型钢具有以下特性:屈服强度ReL30(T360MPa、抗拉强度Rm 425~515MPa、伸长率A≥33.0%、V型冲击功Akv - 65J。
3.一种权利要求1或2中所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，包括钢坯加热、钢坯除鳞、预成型、万能轧机连轧、在线检测与轧件精整工序，其特征在于具体包括下列工序步骤: A、钢坯加热:将钢坯送入加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度大于1000°C，控制炉膛处于l(Tl5Pa的微正压状态，加热炉均热段温度为117(Tl210°C，加热时间80~120min，钢坯开轧温度为1120-Tll60°C ； B、钢坯除鳞:将加热出炉的钢坯经辊道输送至高压水箱以除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为0.8~1.2m/s，喷嘴水压为16~18MPa ;控制除鳞后的钢坯温度为102(Tl060°C ； C、预成型:将除鳞降温后的钢坯送入开坯轧机中预成型，开轧温度为102(Tl06(rC，轧制速度为3.5~4.0m/s，轧制道次为5~7道，腹板厚度为22~25mm道次压下量为3(T50mm ； D、万能轧机连轧:将预成型的钢坯送入万能轧机进行连轧，开轧温度为92(T950°C，总轧制道次为8~10道，每机架I道，轧制速度为4.6-5.0m/s ;终轧温度控制为89(T920°C，轧制速度为4.6-5.0m/s，得到成品轧件； E、在线检测:成品轧件经输出辊道送至型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测； F、轧件精整:检测后的轧件经辊道输送上冷床漂移，齿步距:220mm，自然冷却至6(T8(TC，之后进行在线矫直，矫直速度为4.6-4.9m/s ;然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高冲击吸收能量值的H型钢。
4.如权利要求3所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，其特征在于所述的矫直辊的外圆角半径R大于H型钢成品r角半径1.5-2.5mm,以避免H型钢的r角微裂纹。
5.如权利要求3所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，其特征在于所述的钢坯加热通过侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉来完成。
6.如权利要求3所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，其特征在于所述的除鳞高压水箱的长度为1.r1.5m。
7.如权利要求3所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，其特征在于所述的开坯轧机为二辊可逆开坯轧机，轧制道次为7道，平均压下量Ah=35mm。
8.如权利要求3所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，其特征在于所述的连轧机为10机架万能连轧机，总轧制道次为10道，每机架I道。
9.如权利要求3所述的高冲击吸收能量值H型钢的加工方法，其特征在于所述的在线检测采用的型材轮廓仪为激光轮廓仪。
【文档编号】C22C38/04GK103451518SQ201310402331
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】邓家木, 陈伟, 赵宇, 刘国庆, 徐焱 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司