[发明专利]一种抗严寒高强度热轧角钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种型钢及其生产方法，具体属于一种抗严寒高强度热轧角钢及生产方法。

背景技术

角钢主要用于输电铁塔建设。输电铁塔建设材料有角钢和圆管两种，角钢主要应用于直流线路输电铁塔，在1000千伏及以上交流线路多采用钢管塔。由于输电铁塔多在山区使用，钢管塔结构复杂，角钢塔运输及保养方便、成本低，综合考虑运输、维护、造价等因素，角钢塔使用更为广泛。

目前我国高压、超高压铁塔都采用边宽在200mm以下的双拼或四拼小角钢组合而成，这种铁塔不仅造价高，而且安全性能较低，目前使用的铁塔用角钢屈服强度级别在235MPa～420MPa，质量等级为B级，即只考虑室温情况下角钢冲击性能。由于我国北方资源丰富，根据国家电力发展规划，在火力或风力资源丰富的地区发电，通过输电线路将电力输送到东南等电力需求量大地区。由于我国新疆、东北等地冬季漫长，气温可达-30℃，并且北方冬季风力大，在风力作用下，角钢输电铁塔承受巨大的剪切力和拉力，因此从北方输送到南方的输电铁塔，需要使用无拼接、耐严寒环境、抗拉力和剪切力作用的超大规格高强度热轧角钢。

专利申请号CN200910073968.6中涉及了一种Q460级低合金高强度角钢及生产工艺，该钢种未采用细化晶粒和提高韧性的元素Nb和Ni，因此生产出产品晶粒粗大，无法实现同时具备高强度和高韧性的特性；其中碳当量（Ceq≤0.46%）较高，焊接性能差；该钢种不适合在低温环境下使用。

专利申请号CN200910073969.0中公开了一种高强Q420C级铁塔角钢及生产工艺，该钢种屈服强度≥420MPa，强度较低；提出了0℃冲击韧性的要求，不适用于更低温度下的严寒地区；钢中添加0.004~0.010%Ti，容易形成Ti夹杂物，对钢的强度和安全性造成影响。

发明内容

本发明的目的克服目前建设输电铁塔用角钢强度低、韧性差的缺点的不足，提供一种在严寒气候即气温≤-40℃条件下、大风雪环境中，热轧角钢的屈服强度要≥520MPa、断后伸长率≥22%，晶粒度≥10级，且适用于角钢边宽在280毫米及以上大规格的一种抗严寒高强度热轧角钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种抗严寒高强度热轧角钢，其组分及重量百分比含量：C：0.06%～0.20%，Si：0.20%～0.50%，Mn：1.10%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.010%，V：0.030%～0.070%，Nb：0.015%～0.050%，Ni：0.10%～0.60%，其余为Fe及不可避免的杂质，并满足CEV= C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.40%；-40℃夏比冲击功大于55J，屈服强度≥550MPa。

生产一种抗严寒高强度热轧角钢的方法，其步骤：

1）冶炼，控制钢水过热度≤15℃；在钢水流出量为1/4时，一次性按设定量加入Ni；

2）进行造渣，控制渣的碱度在3.6～4.0；

3）进行吹氩，吹氩时间不低于4分钟；

4）进行连铸，控制浇注温度在1530～1550℃，并电磁搅拌均匀；

5）对铸坯加热，加热温度在1220～1250℃；

6）进行热轧，控制开轧温度在1150～1200℃，在温度不高于900℃下控制变形量不低于75%，终轧温度在750～800℃；

7）冷却至室温，控制冷却速度在8～10℃/秒。

以下详述本发明中 C、Si、Mn、P、S、V、Nb、Ti、CEV限定量的理由：

碳（C）：C是提高钢强度的主要元素，随着碳含量的增加，钢的强度随之提高，但钢的韧性和可焊性下降。本发明要求角钢既要有高强度又要有良好的焊接性能，设计钢的碳含量不宜过高也不能太低，因此将C含量目标值控制在0.06%～0.20%。

硅（Si）：Si以固溶体形态存在铁素体或奥氏体中，缩小奥氏体相区。Si可以显著提高钢的弹性极限、屈服强度，但Si易使钢中形成带状组织，使横向性能低于纵向性能，故Si含量尽不宜过高，因此将Si含量控制在0.20%～0.50%。

锰（Mn）：锰固溶于铁素体或奥氏体中，锰强化铁素体或奥氏体的作用不及碳，但在增加强度的同时，对钢的延展性没有影响。锰又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能。但当锰含量较高时，有使钢晶粒粗化的倾向，因此将Si含量控制在1.10%～1.50%。