具有良好低温冲击韧性的热轧h型钢及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有良好低温冲击韧性的热轧H型钢。该钢按质量百分比由如下化学成分组成：C?0.05～0.18%，Si?0.15～0.40%，Mn?1.0～1.50%，V?0.010～0.050%，Nb?0.015～0.050%，Ti?0.005～0.025%，Al≤0.035%，P≤0.020%，S≤0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明还公开了该钢的制造方法。本发明具有成本低廉和工艺简单的特点，制造的成品热轧H型钢具有优良的低温冲击韧性，翼缘1/3处-40℃纵向冲击功大于201J、-60℃纵向冲击功大于109J。
【专利说明】具有良好低温冲击韧性的热轧Η型钢及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热轧状态下具有特殊用途的低合金高强度高低温韧性Η型钢，特别涉及对低温冲击韧性要求严格的低合金高强度热轧Η型钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002]Η型钢是一种经济结构用钢，常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑(如厂房、高层建筑等)，以及桥梁、船舶、起重运输机械、能源、化工钢结构支架、基础桩等。由于热轧Η应用领域的不断拓展，在高纬度、高海拔地区以及海上石油平台建设、极地开发等特殊应用领域，对低温冲击韧性要求高。目前获得优良高低温韧性热轧Η型钢产品的技术手段主要有两种途径:一种是通过一定量的微合金成分并配合控制轧制来实现；另一种是通过添加镍等合金来实现。
[0003]发明专利CN101255527B公开了一种具有良好低温冲击韧性的加硼Η型钢及其制造方法，此发明钢成分重量百分比为:C 0.08~0.20%、Μη 1.00~1.60%、Si 0.10~0.55%、P ≤ 0.025%、S ≤ 0.025%、Nb 0.015 ~0.035%、B 0.0005 ~0.0012%，余量为铁和微量杂质。冶炼过程中，控制钢中的气体含量[N] ( 0.004%, [0] ( 0.0060%。其特点在于成分中添加微量的B元素，且需要保持较低的氮、氧，生产控制难度大，同时为保证良好的脱氧效果，需要用铝脱氧，容易造成连铸过程的水口堵塞，对连铸过程的保护浇注要求高。
[0004]发明专利CN101812632B公开了一种_40°C至_60°C低温冲击韧性热轧Η型钢的制造方法，其特征在于，钢成分重量百分比为:c ( 0.20%, Mn0.80~1.70%, Si≤ 0.55%，P ≤ 0.020%, S ≤ 0.020%, Nb 0.010 ~~(λ 070%, Ni 0.30 ~(λ 90%, Β 0.0003 ~(λ 0080%,余量为Fe和微量杂质。冶炼过程中，控制钢中气体含量:[N] ( 40ppm, [0] ( 60ppm。其特点在于成分中添加微量的B元素，且需要保持较低的氮、氧含量，生产控制难度大；同时为保证良好的脱氧效果，需要用铝脱氧，对连铸过程的保护浇注要求高。另外由于加入了一定量的镍，增加了生产成本，而且造成轧制过程表面氧化铁皮去除困难的问题。
[0005]发明专利CN102021475B公开了一种耐低温结构用热轧Η型钢及其制造方法，涉及到一种耐低温Η型钢及其制造方法，钢的化学成分重量百分比％为0 0.12~0.22，Si0.10 ~0.40，Μη 1.1 ~1.50，Ρ ≤ 0.025，S ≤ 0.025，Nb 0.02 ~0.05 ;其余为铁和微量杂质。其特征在于对轧制变形需采用大压下量开坯，大压下率终轧，要求实现在终轧最后2道次压下率为30%~40%，精轧道次变形量控制在60%~70%。对轧机能力要求较高。
【发明内容】
[0006]针对低合金高强度高低温韧性热轧Η型钢在成分及冶炼轧制过程中的问题，本发明的目的在于提供一种成本相对低廉、生产工艺相对简单的低合金高强度具有良好低温冲击韧性的热轧Η钢及其制造方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0008]一种具有良好低温冲击韧性的热轧Η型钢，按质量百分比由以下成分组成:C0.05 ~0.18%，Si 0.15 ~0.40%，Μη 1.0~1.50%，V 0.010 ~0.050%，Nb 0.015 ~0.050%，Ti 0.005 ~0.025%, A1 ( 0.035%, Ρ ^ 0.020%, S ^ 0.015%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
[0009]上述具有良好低温冲击韧性的热轧Η型钢的制造方法，依次包括转炉或电炉冶炼工序、LF精炼工序、连铸工序以及热轧工序，其中:
[0010]在所述转炉或电炉冶炼工序中，根据钢种成分设计的需要在出钢时将钢水中V的含量调整至0.010~0.050wt% ；
[0011]在所述LF精炼工序中，根据钢种成分设计的需要将钢水中Ti的含量调整至
0.005% ~0.025wt%o
[0012]在上述制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述转炉或电炉冶炼工序中，当出钢至3/4时，采用钒氮合金调整钢水中V的含量调整至0.010~0.050wt%。
[0013]上述制造方法的原理主要为:(1) 一方面利用钛处理后在钢中形成的弥散氧化物对钢中硫化物进行分散，可以减少硫化物对钢材性能的危害；另一方面弥散的钛氧化物以及氮化物可以阻止钢坯在加热过程的奥氏体晶粒粗化，有利于获得晶粒细小的轧材产品。
(2)利用钒氮合金合金化，可以增加钢中的氮含量，在轧材冷却过程有利于促进V的碳氮化物纳米粒子析出，阻止铁素体晶粒的长大，最终细化轧材组织，提高低温冲击性能。
[0014]在上述制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述LF精炼工序中，在调整钢水中Ti含量之前，将钢水中氧含量控制在60ppm以下。
[0015]在上述制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述连铸工序得到的连铸坯为近终端异型坯或者矩形坯。
[0016]在上述制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述热轧工序中，首先将所述连铸工序得到的连铸坯在1200~1280°C均热2.0~3.5小时；然后进行热轧并控制终轧Η型钢翼缘外侧1/3处温度< 880°C ;最后将热轧后的Η型钢自然冷却至室温。
[0017]根据本发明方法制造的Η型钢，能够满足低合金高强度热轧Η型钢高低温冲击韧性的要求，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥480MPa，延伸率≥30%，_40°C条件下AkV纵向冲击功≥200J, -60°C条件下AkV纵向冲击功≥109J。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0019]本发明不需要添加成本比较高的Ni元素以及控制难度较大的B元素，不需严格控制钢中氮含量，可以根据具体的生产工艺状况决定是否用A1脱氧以及是否采用全保护浇注，具有成本低廉和工艺简单的特点。制造的成品热轧Η型钢具有优良的低温冲击韧性，翼缘1/3处_40°C纵向冲击功大于201J、-60°C纵向冲击功大于109J。
【具体实施方式】
[0020]下面将通过【具体实施方式】详细地描述本发明的低合金高强度且具有良好低温韧性热轧Η型钢及其制造方法。
[0021]本发明提供的热轧Η型钢的制造方法具体如下:采用顶底复吹转炉将铁水、废钢或者铁水与废钢的混合物熔炼后出钢，其中在出钢至3/4时向钢水中添加钒氮合金，将钢水中的V调整至占钢水总重量的0.010~0.050wt% ;转炉出钢后进入LF精炼工位，在LF精炼前通过硅锰以及硅钙钡调整钢水氧含量以使[0]低于60ppm (比如氧含量为58ppm、55ppm、50ppm等)，然后喂钛线使钢水中Ti含量为0.005~0.025wt%，接着进行LF精炼，精炼过程中先充分搅拌造黄白渣，并根据一次样分析的结果，进行成分微调，LF精炼出站前保持洛面微动小気气量搅拌lOmin以上(即软吹気lOmin以上，比如软吹気时间为10_15min);随后通过连铸方式制得近终型异型坯，连铸采用半保护浇注、二冷采用弱冷模式，中间包采用低碳碱性覆盖剂，得到的铸坯表面无腹板裂纹缺陷；然后将铸坯在1200~1280°C (比如1210°C、1230°C、1250°C或 1270°C)均热 2.0 ~3.5 小时(比如 2.2h、2.5h、2.8h 或 3.2h)后热轧成Η型钢，控制终轧Η型钢翼缘外侧1/3处温度≤880。。(比如830°C、850°C、860°C或870°C)，轧后成品Η型钢在冷床自然冷却，最终得到根据本发明的Η型钢，采用上述方法得到的轧材表面无裂纹、无氧化铁皮压入等表面缺陷。以上制造方法中未提及的工序，均采用本领域常规现有技术。采用上述方法得到的Η型钢按质量百分比由以下成分组成:C
0.05 ~0.18%，Si 0.15 ~0.40%，Μη 1.0~1.50%，V 0.010 ~0.050%，Nb 0.015 ~0.050%，Ti 0.005 ~0.025%, A1 ( 0.035%, P ^ 0.020%, S ^ 0.015%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
[0022]下面列举三个采用上述生产工艺制造Η型钢的实施例，该三个实施例得到的铸坯化学成分参见表1，具体工艺参数见表2，得到的成品性能参见表3。这些实施例只是出于举例说明的目的，而非意图限制本发明的范围。
[0023]表1三个实施例得到的铸坯的化学成分(余量为Fe和不可避免的杂质，wt%)
[0024]
【权利要求】
1.一种具有良好低温冲击韧性的热轧Η型钢，其特征在于，按质量百分比由以下成分组成:C 0.05 ~0.18%，Si 0.15 ~0.40%，Μη 1.0~1.50%，V 0.010 ~0.050%，Nb 0.015 ~0.050%, Ti 0.005 ~0.025%, A1 ( 0.035%, Ρ ^ 0.020%, S ^ 0.015%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
2.权利要求1所述热轧Η型钢的制造方法，其特征在于，依次包括转炉或电炉冶炼工序、LF精炼工序、连铸工序以及热轧工序，其中:在所述转炉或电炉冶炼工序中，根据钢种成分设计的需要在出钢时将钢水中V的含量调整至 0.010 ~0.050wt% ；在所述LF精炼工序中，根据钢种成分设计的需要将钢水中Ti的含量调整至0.005%~0.025wt%o
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述转炉或电炉冶炼工序中，当出钢至3/4时，采用钒氮合金调整钢水中V的含量至0.010~0.050wt%。
4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述LF精炼工序中，在调整钢水中Ti含量之前，将钢水中氧含量控制在60ppm以下。
5.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述连铸工序得到的连铸坯为近终端异型坯或者矩形坯。
6.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述热轧工序中，首先将所述连铸工序得到的连铸坯在1200~1280°C均热2.0~3.5小时；然后进行热轧并控制终轧Η型钢翼缘外侧1/3处温度< 880°`C ;最后将热轧后的Η型钢自然冷却至室温。
【文档编号】C22C38/14GK103667910SQ201310682903
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】韩文习, 李超, 张思勋, 邓存善, 方金林, 石磊 申请人:莱芜钢铁集团有限公司