具有良好低溫沖擊韌性的熱軋h型鋼及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有良好低溫沖擊韌性的熱軋H型鋼。該鋼按質量百分比由如下化學成分組成：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%，其余為Fe及不可避免的雜質。本發明還公開了該鋼的制造方法。本發明具有成本低廉和工藝簡單的特點，制造的成品熱軋H型鋼具有優良的低溫沖擊韌性，翼緣1/3處-40℃縱向沖擊功大于201J、-60℃縱向沖擊功大于109J。
【專利說明】具有良好低溫沖擊韌性的熱軋Η型鋼及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱軋狀態下具有特殊用途的低合金高強度高低溫韌性Η型鋼，特別涉及對低溫沖擊韌性要求嚴格的低合金高強度熱軋Η型鋼及其制造方法。
【背景技術】
[0002]Η型鋼是一種經濟結構用鋼，常用于要求承截能力大，截面穩定性好的大型建筑(如廠房、高層建筑等)，以及橋梁、船舶、起重運輸機械、能源、化工鋼結構支架、基礎樁等。由于熱軋Η應用領域的不斷拓展，在高緯度、高海拔地區以及海上石油平臺建設、極地開發等特殊應用領域，對低溫沖擊韌性要求高。目前獲得優良高低溫韌性熱軋Η型鋼產品的技術手段主要有兩種途徑:一種是通過一定量的微合金成分并配合控制軋制來實現；另一種是通過添加鎳等合金來實現。
[0003]發明專利CN101255527B公開了一種具有良好低溫沖擊韌性的加硼Η型鋼及其制造方法，此發明鋼成分重量百分比為: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%，余量為鐵和微量雜質。冶煉過程中，控制鋼中的氣體含量[N] ( 0.004%, [0] ( 0.0060%。其特點在于成分中添加微量的B元素，且需要保持較低的氮、氧，生產控制難度大，同時為保證良好的脫氧效果，需要用鋁脫氧，容易造成連鑄過程的水口堵塞，對連鑄過程的保護澆注要求高。
[0004]發明專利CN101812632B公開了一種_40°C至_60°C低溫沖擊韌性熱軋Η型鋼的制造方法，其特征在于，鋼成分重量百分比為: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%,余量為Fe和微量雜質。冶煉過程中，控制鋼中氣體含量:[N] ( 40ppm, [0] ( 60ppm。其特點在于成分中添加微量的B元素，且需要保持較低的氮、氧含量，生產控制難度大；同時為保證良好的脫氧效果，需要用鋁脫氧，對連鑄過程的保護澆注要求高。另外由于加入了一定量的鎳，增加了生產成本，而且造成軋制過程表面氧化鐵皮去除困難的問題。
[0005]發明專利CN102021475B公開了一種耐低溫結構用熱軋Η型鋼及其制造方法，涉及到一種耐低溫Η型鋼及其制造方法，鋼的化學成分重量百分比％為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 ;其余為鐵和微量雜質。其特征在于對軋制變形需采用大壓下量開坯，大壓下率終軋，要求實現在終軋最后2道次壓下率為30%~40%，精軋道次變形量控制在60%~70%。對軋機能力要求較高。

【發明內容】

[0006]針對低合金高強度高低溫韌性熱軋Η型鋼在成分及冶煉軋制過程中的問題，本發明的目的在于提供一種成本相對低廉、生產工藝相對簡單的低合金高強度具有良好低溫沖擊韌性的熱軋Η鋼及其制造方法。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:
[0008]一種具有良好低溫沖擊韌性的熱軋Η型鋼，按質量百分比由以下成分組成: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%，其余為 Fe 及不可避免的雜質。
[0009]上述具有良好低溫沖擊韌性的熱軋Η型鋼的制造方法，依次包括轉爐或電爐冶煉工序、LF精煉工序、連鑄工序以及熱軋工序，其中:
[0010]在所述轉爐或電爐冶煉工序中，根據鋼種成分設計的需要在出鋼時將鋼水中V的含量調整至0.010~0.050wt% ；
[0011]在所述LF精煉工序中，根據鋼種成分設計的需要將鋼水中Ti的含量調整至
0.005% ~0.025wt%o
[0012]在上述制造方法中，作為一種優選實施方式，在所述轉爐或電爐冶煉工序中，當出鋼至3/4時，采用釩氮合金調整鋼水中V的含量調整至0.010~0.050wt%。
[0013]上述制造方法的原理主要為:(1) 一方面利用鈦處理后在鋼中形成的彌散氧化物對鋼中硫化物進行分散，可以減少硫化物對鋼材性能的危害；另一方面彌散的鈦氧化物以及氮化物可以阻止鋼坯在加熱過程的奧氏體晶粒粗化，有利于獲得晶粒細小的軋材產品。
(2)利用釩氮合金合金化，可以增加鋼中的氮含量，在軋材冷卻過程有利于促進V的碳氮化物納米粒子析出，阻止鐵素體晶粒的長大，最終細化軋材組織，提高低溫沖擊性能。
[0014]在上述制造方法中，作為一種優選實施方式，在所述LF精煉工序中，在調整鋼水中Ti含量之前，將鋼水中氧含量控制在60ppm以下。
[0015]在上述制造方法中，作為一種優選實施方式，在所述連鑄工序得到的連鑄坯為近終端異型坯或者矩形坯。
[0016]在上述制造方法中，作為一種優選實施方式，在所述熱軋工序中，首先將所述連鑄工序得到的連鑄坯在1200~1280°C均熱2.0~3.5小時；然后進行熱軋并控制終軋Η型鋼翼緣外側1/3處溫度< 880°C ;最后將熱軋后的Η型鋼自然冷卻至室溫。
[0017]根據本發明方法制造的Η型鋼，能夠滿足低合金高強度熱軋Η型鋼高低溫沖擊韌性的要求，其屈服強度≥400MPa，抗拉強度≥480MPa，延伸率≥30%，_40°C條件下AkV縱向沖擊功≥200J, -60°C條件下AkV縱向沖擊功≥109J。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0019]本發明不需要添加成本比較高的Ni元素以及控制難度較大的B元素，不需嚴格控制鋼中氮含量，可以根據具體的生產工藝狀況決定是否用A1脫氧以及是否采用全保護澆注，具有成本低廉和工藝簡單的特點。制造的成品熱軋Η型鋼具有優良的低溫沖擊韌性，翼緣1/3處_40°C縱向沖擊功大于201J、-60°C縱向沖擊功大于109J。
【具體實施方式】
[0020]下面將通過【具體實施方式】詳細地描述本發明的低合金高強度且具有良好低溫韌性熱軋Η型鋼及其制造方法。
[0021]本發明提供的熱軋Η型鋼的制造方法具體如下:采用頂底復吹轉爐將鐵水、廢鋼或者鐵水與廢鋼的混合物熔煉后出鋼，其中在出鋼至3/4時向鋼水中添加釩氮合金，將鋼水中的V調整至占鋼水總重量的0.010~0.050wt% ;轉爐出鋼后進入LF精煉工位，在LF精煉前通過硅錳以及硅鈣鋇調整鋼水氧含量以使[0]低于60ppm (比如氧含量為58ppm、55ppm、50ppm等)，然后喂鈦線使鋼水中Ti含量為0.005~0.025wt%，接著進行LF精煉，精煉過程中先充分攪拌造黃白渣，并根據一次樣分析的結果，進行成分微調，LF精煉出站前保持洛面微動小気氣量攪拌lOmin以上(即軟吹気lOmin以上，比如軟吹気時間為10_15min);隨后通過連鑄方式制得近終型異型坯，連鑄采用半保護澆注、二冷采用弱冷模式，中間包采用低碳堿性覆蓋劑，得到的鑄坯表面無腹板裂紋缺陷；然后將鑄坯在1200~1280°C (比如1210°C、1230°C、1250°C或 1270°C)均熱 2.0 ~3.5 小時(比如 2.2h、2.5h、2.8h 或 3.2h)后熱軋成Η型鋼，控制終軋Η型鋼翼緣外側1/3處溫度≤880。。(比如830°C、850°C、860°C或870°C)，軋后成品Η型鋼在冷床自然冷卻，最終得到根據本發明的Η型鋼，采用上述方法得到的軋材表面無裂紋、無氧化鐵皮壓入等表面缺陷。以上制造方法中未提及的工序，均采用本領域常規現有技術。采用上述方法得到的Η型鋼按質量百分比由以下成分組成: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%，其余為 Fe 及不可避免的雜質。
[0022]下面列舉三個采用上述生產工藝制造Η型鋼的實施例，該三個實施例得到的鑄坯化學成分參見表1，具體工藝參數見表2，得到的成品性能參見表3。這些實施例只是出于舉例說明的目的，而非意圖限制本發明的范圍。
[0023]表1三個實施例得到的鑄坯的化學成分(余量為Fe和不可避免的雜質，wt%)
[0024]
【權利要求】
1.一種具有良好低溫沖擊韌性的熱軋Η型鋼，其特征在于，按質量百分比由以下成分組成: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%，其余為 Fe 及不可避免的雜質。
2.權利要求1所述熱軋Η型鋼的制造方法，其特征在于，依次包括轉爐或電爐冶煉工序、LF精煉工序、連鑄工序以及熱軋工序，其中:在所述轉爐或電爐冶煉工序中，根據鋼種成分設計的需要在出鋼時將鋼水中V的含量調整至 0.010 ~0.050wt% ；在所述LF精煉工序中，根據鋼種成分設計的需要將鋼水中Ti的含量調整至0.005%~0.025wt%o
3.根據權利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述轉爐或電爐冶煉工序中，當出鋼至3/4時，采用釩氮合金調整鋼水中V的含量至0.010~0.050wt%。
4.根據權利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述LF精煉工序中，在調整鋼水中Ti含量之前，將鋼水中氧含量控制在60ppm以下。
5.根據權利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述連鑄工序得到的連鑄坯為近終端異型坯或者矩形坯。
6.根據權利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述熱軋工序中，首先將所述連鑄工序得到的連鑄坯在1200~1280°C均熱2.0~3.5小時；然后進行熱軋并控制終軋Η型鋼翼緣外側1/3處溫度< 880°`C ;最后將熱軋后的Η型鋼自然冷卻至室溫。
【文檔編號】C22C38/14GK103667910SQ201310682903
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】韓文習, 李超, 張思勛, 鄧存善, 方金林, 石磊 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司