一种350MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法
【专利摘要】本发明属于钢铁【技术领域】，具体地，本发明涉及一种350MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法。本发明的350MPa级耐低温热轧H型钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.05％～0.09％、Si：0.20％～0.35％、Mn：1.35％～1.50％、Nb：0.020％～0.035％、V：0.015％～0.025％、Ti：0.005％～0.025％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明主要通过低碳含量，应用铌钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件下350MPa级耐低温热轧H型钢产品生产，制备得到的产品实物屈服强度大于380MPa，耐低温钢力学性能良好，-40℃纵向冲击功大于76J。
【专利说明】一种350MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁【技术领域】，具体地，本发明涉及一种350MPa级耐低温热轧H型钢 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 耐低温H型钢主要应用于高寒地区的建筑、船舶、桥梁、电站设备、水利、能源、化 工、起重运输机械及其他较高载荷的钢结构件。此钢材夹杂的非金属材质少，具有在低温条 件下耐冲击力的特点。
[0003] 中国发明专利申请CN101255527A公开了一种具有良好低温冲击韧性的加硼H 型钢及其制备方法，该发明钢成分重量百分比为：CO. 08?0.20%、MnLOO?1.60%、 SiO. 10 ?0. 55%、P 彡 0. 025%、S 彡 0. 025%、Nb0. 015 ?0. 035%、B0. 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%， 该发明主要是通过加入微量硼对钢材韧性的有利作用如抑制磷、硫偏析和沿晶断裂，改善 夹杂物的形态和分布等。但需要保持较低的氮、氧含量，采用铝脱氧，才能保证良好的脱氧 效果。由于型钢截面的复杂性，在冶炼过程中采用铝脱氧时，易在连铸过程中出现"套眼"问 题，破坏炼钢工序生产的连续性。
[0004] 中国发明专利申请CN1421286A公开了一种含铌钢H型钢的轧制方法，此发明涉及 到的产品是耐_20°C低温冲击功。但其生产过程需要进行850?920°C范围内的低温控轧， 生产装备和工艺水平控制要求严格。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种350MPa级耐低温热轧H型钢，该耐低温热轧H型钢力 学性能良好，产品实物屈服强度大于380MPa，-40°C纵向冲击功大于76J。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0007] 本发明的350MPa级耐低温热轧H型钢，其化学成分按重量百分比计为：C : 0· 05%?0· 09%、Si :0· 20%?0· 35%、Mn :1· 35%?L 50%、Nb :0· 020%?0· 035%、V : 0· 015%?0· 025%、Ti :0· 005%?0· 025%、P 彡 0· 020%、S 彡 0· 015%，其余为铁和不可 避免的杂质。
[0008] 优选地，上述耐低温热轧H型钢的化学成分按重量百分比计为：C :0.05 %? 0. 08%、Si :0. 20%?0. 30%、Mn :1. 35%?I. 45%、Nb :0. 020%?0. 030%、V :0. 018%? 0. 025%、Ti :0. 005%?0. 020%、P彡0. 020%、S彡0. 015%，其余为铁和不可避免的杂质。
[0009] 本发明的上述350MPa级耐低温热轧H型钢的制备方法，包括以下步骤：
[0010] 1)铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量< 0. 008wt;
[0011] 2)转炉冶炼：采用硅铁、金属锰和铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；
[0012] 3) LF精炼：精炼过程中充分搅拌化渣，造黄白渣；
[0013] 4)连铸：全程保护浇注，确保大包挂长水口开浇；
[0014] 5)车L制：轧制成H型钢。
[0015] 进一步具体地，上述350MPa级耐低温热轧H型钢的制备方法还优选包括以下步 骤：
[0016] 优选地，在转炉冶炼步骤中，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度> 800°C ;采用 硅铁、金属锰和铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；采用铝锰铁脱氧，加入量2. 5? 4. Okg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂I. Okg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀加入合 金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
[0017] 优选地，LF精炼步骤还包括采用碳化钙、硅钙钡、铝粒进行调渣，加入量为碳化钙 1. 5?2. 5kg/t钢、硅钙钡2. 0?3. Okg/t钢，并视渣况补加铝粒脱氧。
[0018] 优选地，LF精炼步骤还包括取初样后调整氧位至[0] < 20ppm定氧，喂入钛线，钛 线喂入量1. 2?2. 4m/t钢，喂线速度不小于3m/s。
[0019] 优选地，LF精炼步骤还包括精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100? 150m/炉；精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌IOmin以上，其中，所述渣面微动小氩气量是 指氩气流量为50?150NL/min。
[0020] 优选地，在连铸步骤中，中间包烘烤温度为1KKTC，结晶器对弧，使用全程保护浇 注。其中，进一步优选地，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 齐U，覆盖剂加入量为1?1.5kg/t钢，液相线温度为1518°C，中间包过热度按20?25°C控 制，铸述规格为240mmX 375mm，拉速为0. 6?0. 9m/min。
[0021] 优选地，在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1220?1260°C，铸坯在炉时间为 90?120min ;开轧温度在翼缘外侧为1170°C、在腹板中央为1150°C，终轧温度在翼缘外侧 为950°C、在腹板中央为830°C，乳材在冷床自然冷却，乳材的规格可以优选为H248X 124H 型钢。
[0022] 本发明主要通过低碳含量，应用铌钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件 下350MPa级耐低温热轧H型钢产品生产。
[0023] 根据本发明实施例，350MPa级耐低温H型钢的制备方法包括脱硫、转炉冶炼（例 如，120吨顶底复吹转炉冶炼）、LF精炼、矩型坯全保护连铸、乳制（例如，1-7轧机布置型式 生产线轧制）。
[0024] 具体地讲，在根据本发明实施例的350MPa级耐低温H型钢的制备方法中，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，均可采用现有技术。
[0026] 同目前350MPa级耐低温热轧H型钢生产比较，本发明技术方案的优点在于：
[0027] 1.本发明采用长水口全程保护浇铸条件下，生产出耐低温高强度结构钢；
[0028] 2.本发明采用金属锰进行合金化，可有效降低合金不纯导致的转炉增碳，确保钢 水低碳要求，提高产品实物耐低温性能。
[0029] 3.铌钛复合微合金化工艺，炼钢工序工艺控制简单，合金回收率稳定，乳制过程不 需进行低温控轧，乳后不控冷且不进行热处理，完成350MPa级耐低温（-40°C )冲击功的H 型钢的成分设计及生产。
[0030] 4.通过成分调整，解决了原有炼钢、乳钢设备工艺老化，难以适应高附加值型钢产 品生产的难题，为实现普碳型钢生产线向高性能型钢生产线转变奠定基础。
[0031] 5.本发明的耐低温性能良好，-40°c冲击功大于76J。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为本发明耐低温热轧H型钢制备的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0033] 下面以附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0034] 实施例1
[0035] 如图1所示，一种350MPa级耐低温热轧H型钢的工艺路线为：
[0036] 铁水预脱硫一转炉冶炼一LF精炼一矩型坯全保护连铸一1-7轧机布置型式生产 线乳制一检验入库。
[0037] 具体为：
[0038] 1)铁水到脱硫站，脱硫后保证铁水中的硫含量为< 0. 008wt*% ;
[0039] 2)转炉冶炼：钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度> 800°C ;采用硅铁、金属锰、铌铁 进行合金化，合金成分按中限控制；采用铝锰铁脱氧，加入量2. 5?4. Okg/t钢；出钢过程 中加入炉渣改质剂I. 〇kg，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金 对准钢流冲击区加入；
[0040] 3)LF精炼：采用碳化钙、硅钙钡、铝粒进行调渣，加入量为碳化钙1. 5?2. 5kg/ t钢、硅钙钡2. 0?3. Okg/t钢，并视渣况补加适量铝粒脱氧；取初样后定氧，如，喂入钛线 1.2?2. 4m/t钢，如氧位不能达到要求，则调整氧位至[0] < 15ppm后喂入钛线，喂线速度 不小于3m/s，精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100?150m/炉；精炼后保持渣面 微动小氩气量搅拌12min以上，其中，所述渣面微动小氩气量是指氩气流量为50?150NL/ min ；
[0041] 4)连铸：中间包烘烤温度为1KKTC，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?1.5kg/t钢，液相线温度为1517°C，中间包过热度按18?23°C控制，铸坯规格为 240mmX 375mm，拉速为 0· 6 ?0· 9m/min ;
[0042] 5)加热炉的均热温度为1220?1260°C，铸坯在炉时间为90?120min，开轧温度 在翼缘外侧为1170°C、在腹板中央为1150°C，终轧温度在翼缘外侧为950°C、在腹板中央为 830°C，乳材在冷床自然冷却，乳材的规格为H244X 175H型钢。
[0043] 所得钢的化学成分重量百分比见表1，轧材力学性能记录表见表2。
[0044] 该实施例的产品具有较高的强度和良好的耐低温性能，其中强度较使用要求高 50MPa，-40°C低温冲击值最低76J，平均86. 7J，表示本发明所述产品在-40°C时仍具有优异 的韧性，可以确保使用该产品制作的结构在_40°C环境下的使用安全性。
[0045] 表1 :钢的化学成分重量百分比％
[0046]
【权利要求】
1. 一种350MPa级耐低温热轧Η型钢，其特征在于，所述Η型钢的化学成分按重量百 分比计为：C :0· 05%?0· 09%、Si :0· 20%?0· 35%、Μη :1· 35%?1. 50%、Nb :0· 020%? 0· 035%、V :0· 015%?0· 025%、Ti :0· 005%?0· 025%、P 彡 0· 020%、S 彡 0· 015%，其余 为铁和不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述的Η型钢，其特征在于，所述Η型钢的化学成分按重量百分 比计为：(：：0.05%?0.08%、51 :0.20%?0.30%、]\111:1.35%?1.45%、恥：0.020%? 0· 030%、V :0· 018%?0· 025%、Ti :0· 005%?0· 020%、Ρ 彡 0· 020%、S 彡 0· 015%，其余 为铁和不可避免的杂质。
3. 根据权利要求1或2所述的Η型钢，其特征在于，所述Η型钢的屈服强度大于 380Mpa〇
4. 一种权利要求1或2所述Η型钢的制备方法，包括以下步骤： 1) 铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量< 〇. 〇〇8wt*% ; 2) 转炉冶炼：采用硅铁、金属锰和铌铁进行合金化，合金成分按中限控制； 3. LF精炼：精炼过程中充分搅拌化渣，造黄白渣； 4) 连铸：全程保护浇注，确保大包挂长水口开浇； 5) 车L制：轧制成Η型钢。
5. 根据权利要求4所述Η型钢的制备方法，其特征在于，所述步骤3)还包括使用碳化 钙、硅钙钡和铝粒进行调渣。
6. 根据权利要求4所述Η型钢的制备方法，其特征在于，所述步骤3)还包括取初样后 调整氧位至[〇] < 20ppm定氧，喂入钛线。
7. 根据权利要求4所述Η型钢的制备方法，其特征在于，所述步骤3)还包括在精炼软 吹氩之前喂CaFe线。
8. 根据权利要求4所述Η型钢的制备方法，其特征在于，所述步骤4)连铸步骤的中间 包烘烤温度为ll〇〇°C，结晶器对弧。
【文档编号】C22C38/14GK104294149SQ201410593201
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】袁鹏举, 付常伟, 李超, 韩蕾蕾, 谷凤波, 张佩, 赵传东, 赵新华, 方金林, 杨栋, 俎勇, 仝丽珍, 张学民, 宋玉卿, 赵圣功, 武玉利, 韩文习, 石磊 申请人:山东钢铁股份有限公司