專利名稱：屈服強度500MPa級H型鋼用鋼及其控軋控冷工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于低合金高強結構鋼領域，尤其涉及屈服強度500MI^級H型鋼用鋼及其控軋控冷工藝。
背景技術：
H型鋼是一種理想的經濟斷面型材，它比普通工字鋼具有重量輕、性能好、規格多、 斷面經濟合理、使用方便和節約金屬材料等優點，被廣泛用于高層建筑、機械制造、大型廠房、電站建設、機場、港口碼頭、隧道、地下鐵道、橋梁、船舶、運輸車輛、高速公路、隧道支護工程、海上石油平臺、簡易車庫、海濱度假房以及各種工程結構件等。H型鋼具有兩腿內、外表面平行，兩腿的端頭呈直角，金屬分布合理，剛性好，不易彎曲，力學性能優良，安裝簡便等優點，因此用途較為廣泛。在工程中使用H型鋼，一般可節省鋼材15 40%，且可節省工時、縮短建設周期、提高效率、降低勞動強度、外表美觀，在國外已普遍采用H型鋼代替普通工字鋼。隨著經濟的發展，對H型鋼的性能要求逐年提高。目前我國的H型鋼生產企業已開發出420MPa、460MPa等級別的H型鋼，但都是采用添加合金元素Nb或V的方法生產， 且其Nb、V的用量較高，如屈服強度為420ΜΙ^級的BS 55C熱軋H型鋼，V含量為0. 10 0. 而500ΜΙ^級別H型鋼的生產其合金元素含量更高，導致煉鋼成本很高。另外，為得到較好的沖擊韌性，要求很低的終軋溫度，既增大了軋機的負荷和能耗，又降低了生產效率。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種屈服強度500MPa級H型鋼用鋼及其控軋控冷工藝。利用控軋控冷工藝可以大幅度降低鋼中合金元素的用量，同時保證H型鋼的力學性能，從而降低生產成本。為解決上述技術問題，本發明提供了一種屈服強度500MI^級H型鋼用鋼，其化學成分重量百分比為c :0. 13 0. 20% ；Si 0. 40 0. 60 % ；Mn :1. 30 1. 50 % ;P 彡 0. 030% ；S 彡 0. 030% ；V 0. 05 0. 07% ；Als :0. 003 0. 015% ；其余為鐵和殘余的
微量雜質。本發明還提供屈服強度500MI^級H型鋼用鋼的控軋控冷工藝，包括加熱、粗軋、萬能精軋機軋制、軋后冷卻工序，其特征在于，加熱溫度1200 1250°C;粗軋開軋溫度1100 1150°C，粗軋終了溫度980 1020°C ；萬能精軋機的開軋溫度900 950°C，萬能精軋機的終了溫度880 920°C ；軋后采用超快速冷卻，H型鋼翼緣部分的開冷溫度850 910°C，終冷溫度550 630°C，冷卻速度50 70°C /s。下面具體說明本發明技術方案的內容本發明的理論依據是利用難溶的金屬顆?？刂圃紛W氏體晶粒尺寸，使高溫奧氏體靜態再結晶所需臨界變形量降低，再結晶更容易進行，也使再結晶后的奧氏體晶粒不易長大，同時降低了 V(CN)在高溫奧氏體區的析出量；通過奧氏體低溫區間的變形，使V(CN) 在低溫奧氏體中部分析出，從而在變形奧氏體中形成大量形變帶和高密度位錯；軋后采用超快速冷卻方式，快速冷卻至550 630°C，一方面，增加鐵素體形核驅動力和V (CN) 一般析出驅動力，充分發揮細晶強化和沉淀強化的作用；另一方面，固定遺傳自相變前奧氏體中的高密度位錯，充分發揮位錯強化的作用。在隨后的組織轉變過程中，可能有少量的貝氏體產生，也起到了一定的相變強化效果。從而本發明中有效地利用各種強化機制，在采用較低的合金含量條件下，達到屈服強度500MPa級H型鋼的力學性能要求。本發明對屈服強度500MI^級高強度H型鋼提供了一種新的組織狀態，即多邊形鐵素體、珠光體、針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體的復相組織。而常規生產方式形成的組織均為鐵素體和珠光體組織。采用該復相組織的依據是多邊形和針狀鐵素體晶粒尺寸小，基體位錯密度高，具有很好的強化效果；珠光體中滲碳體片層間距小，并出現退化現象，使珠光體強化效果增強，少量粒狀貝氏體對強度的提高有一定作用，同時不顯著降低鋼材的沖擊韌性和延伸性能。本發明通過在H型鋼的控制控冷工藝，尤其是熱軋后的超快速冷卻工藝，采用噴水控制冷卻技術，可在較短時間內將具有較高溫度的H型鋼冷卻至550 630°C，利用細晶強化、析出強化和相變強化機制，得到具有細小晶粒的復相組織，明顯減少了合金元素的添加量，降低了生產成本。該技術生產的H型鋼完全滿足國家標準的要求，增強了企業的競爭力。
具體實施例方式下面結合3個實施例具體闡述本發明。本發明熱軋H型鋼軋制工藝流程為鑄坯加熱爐加熱一粗軋一萬能精軋機軋制一軋后超快速冷卻。本發明熱軋H型鋼的熔煉化學成分、主要生產工藝參數與性能的實施例如下實施例1 熱軋H型鋼的熔煉化學成分重量百分比(wt% ) % =C :0. 19 ；Si :0. 42 ；Mn :1. 48 ； P 0. 015 ；S 0. 025 ；V 0. 05 ；Als 0. 003。H型鋼控軋控冷工藝參數為加熱溫度1250°C;粗軋階段開軋溫度1150°C，終軋溫度980°C ；萬能精軋機的開軋溫度910°C，終軋溫度880°C ；軋后采用超快速冷卻，H型鋼翼緣部分的開冷溫度850°C，終冷溫度560°C，冷卻速度69°C /s。H 型鋼(規格為 305mmX305mmX15mmX15mm)性能指標是ReL 為 530MPa, Rm 為 630MPa，A 為 23. 8%，0°C縱向 Akv 為 118J。H型鋼的金相組織為多邊形鐵素體、珠光體、針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體的復相組織。實施例2:熱軋H型鋼的熔煉化學成分重量百分比(wt% ) % =C :0. 13 ；Si :0. 49 ；Mn :1. 33 ； P 0. 026 ；S 0. 009 ；V 0. 07 ；Als 0. 014。H型鋼控軋控冷工藝參數為加熱溫度1210°C;粗軋階段開軋溫度1100°C，終軋溫度1000°C ；萬能精軋機的開軋溫度930°C，終軋溫度900°C ；軋后采用超快速冷卻，H型鋼翼緣部分的開冷溫度870°C，終冷溫度625°C，冷卻速度55°C /s。H 型鋼(規格為 30&nmX30&iimX l&nmX l&nm)性能指標是ReL 為 540MPa，Rm 為 635MPa，A 為 23. 1%，0°C縱向 Akv 為 135J。H型鋼的金相組織為多邊形鐵素體、珠光體、針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體的復相組織。實施例3 熱軋H型鋼的熔煉化學成分重量百分比(wt% ) % =C :0. 16 ；Si :0. 57 ；Mn :1. 39 ； P 0. 023 ；S 0. 011 ；V 0. 06 ；Als 0. 008。H型鋼控軋控冷工藝參數為加熱溫度1230°C;粗軋階段開軋溫度1130°C，終軋溫度1020°C ；萬能精軋機的開軋溫度950°C，終軋溫度920°C ；軋后采用超快速冷卻，H型鋼翼緣部分的開冷溫度900°C，終冷溫度630°C，冷卻速度60°C /s。H 型鋼(規格為 305mmX305mmX 15mmX 15mm)性能指標是ReL 為 525MPa，Rm 為 620MPa，A 為 24. 5%，0°C縱向 Akv 為 137J。H型鋼的金相組織為多邊形鐵素體、珠光體、針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體的復相組織。
權利要求
1.一種屈服強度500MPa級H型鋼用鋼，其特征在于，其化學成分重量百分比為C 0. 13 0. 20% ；Si 0. 40 0. 60% ；Mn :1. 30 1. 50% ；P 彡 0. 030% ；S 彡 0. 030% ；V 0. 05 0. 07% ；Als 0. 003 0. 015% ；其余為鐵和殘余的微量雜質。
2.如權利要求1所述的屈服強度500MPa級H型鋼用鋼，其特征在于，其化學成分重量百分比為C :0. 13 0. 16% ；Si 0. 49 0. 57% ；Mn :1. 33 1. 39% ；P :0. 023-0. 026% ； S 0. 009-0. 011%;V :0. 06 0. 07% ；Als :0. 008 0. 014% ；其余為鐵和殘余的微量雜質。
3.一種如權利要求1所述的屈服強度500MPa級H型鋼用鋼的控軋控冷工藝，包括加熱、粗軋、萬能精軋機軋制、軋后冷卻工序，其特征在于，加熱溫度1200 1250°C ；粗軋開軋溫度1100 1150°C，粗軋終了溫度980 1020°C ；萬能精軋機的開軋溫度900 950°C，萬能精軋機的終了溫度880 920°C ；軋后采用超快速冷卻，H型鋼翼緣部分的開冷溫度850 910°C，終冷溫度550 630°C，冷卻速度50 70°C /s。
4.如權利要求3所述的屈服強度500MPa級H型鋼用鋼的控軋控冷工藝，其特征在于，加熱溫度1230 1250°C ；粗軋開軋溫度1130 1150°C，粗軋終了溫度980 1020°C ；萬能精軋機的開軋溫度910 950°C，萬能精軋機的終了溫度880 920°C ；軋后采用超快速冷卻，H 型鋼翼緣部分的開冷溫度850 900°C，終冷溫度560 630°C，冷卻速度60 69°C /s。
5.一種500MPa級H型鋼，其特征在于，采用權利要求1所述的鋼種和權利要求3所述控軋控冷工藝生產，其內部組織為多邊形鐵素體、珠光體、針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體的復相組織。
全文摘要
本發明公開了屈服強度500MPa級H型鋼用鋼，其化學成分重量百分比為C0.13～0.20％；Si0.40～0.60％；Mn1.30～1.50％；P≤0.030％；S≤0.030％；V0.05～0.07％；Als0.003～0.015％；其余為鐵和殘余的微量雜質。其控軋控冷工藝特點為加熱溫度1200～1250℃；粗軋開軋溫度1100～1150℃，粗軋終了溫度980～1020℃；萬能精軋機的開軋溫度900～950℃，萬能精軋機的終了溫度880～920℃；軋后采用超快速冷卻，H型鋼翼緣部分的開冷溫度850～910℃，終冷溫度550～630℃，冷卻速度50～70℃/s。
文檔編號C22C38/24GK102330023SQ20101022764
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月12日 優先權日2010年7月12日
發明者吳堅, 吳迪, 孫維, 汪開忠, 王國棟, 程鼎, 蘇世懷, 趙憲明 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司