[发明专利]耐低温H型钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于型钢领域，具体涉及一种耐低温H型钢及其生产方法，该生产方法特别适合于传统AR轧制法。

背景技术

钢材破坏可分为延性断裂破坏和脆性断裂破坏。延性断裂常伴有较大变形，容易被发现而及早采取措施予以制止。而脆性断裂前则无任何征兆，开裂时可以2km·s^-1的速度进行，因而破坏往往是灾难性的。由于其严重的破坏后果而引起人们极大的注意。分析钢脆性断裂的破坏实例发现，钢材的脆性断裂常常是在气温较低情况下发生的，称低温冷脆现象。近年来由于钢材低温状态下的各种研究，钢材的低温性能发展较快，以作为钢结构、工程机械用钢、海上石油平台支架等主要构件的H型钢低温性能越来越受到重视，耐低温钢的市场需求不断扩大。然而由于受生产线设备限制，钢材耐低温性能很难保证。

目前认为钢材低温韧性的保障因素有：1）钢质纯净、2）良好的组织。因此耐低温钢生产要素为：1）适宜的钢种成分设计、2）良好的钢水条件、3）完美的铸坯质量、4）控制控冷技术。然而，由于国内较多H型钢生产线陈旧，受转炉容积、浇注方式、生产节奏、及轧制工艺、设备等因素的限制，耐低温钢的生产难度较大。其中轧线控温控冷能力差，钢材轧制终了温度高，制约钢材晶粒度的提高，致使耐低温钢制造难度更大。

目前普遍认为，细化晶粒是同时提高钢材强度和韧性的唯一办法，国内大多数耐低温H型钢均采取降低终轧温度从而细化晶粒的手段提高钢材韧性，在提高韧性同时也提高了强度，对于钢铁生产企业是极大的浪费，另外，采用细化晶粒方法生产耐低温钢时强度与韧性在无法匹配，容易造成钢材性能出现问题。

公开号为CN102021475A的专利申请涉及了一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法，钢的化学成分重量百分比％为C:0.12～0.22%，Si:0.10～0.40%，Mn:1.10～1.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，Nb:0.02～0.05%；其余为铁和微量杂质。其制备方法包括脱硫、120吨顶底复吹转炉冶炼，LF精炼、异型坯连铸、大型H型钢轧制，在炉外精炼后，钢水中的氧含量为≤10ppm，连铸过程中，过热度控制在20～30℃，铸坯规格为555×440×90、750×370×90、1024×390×90，加热炉的均热温度1200～1300℃，开轧温度为在翼缘外侧为1100～1180℃、腹板中央为1100～1170℃，终轧温度翼缘外侧为850～960℃、腹板中央为800～880℃，轧得规格为H250～H900的H型钢，其生产工艺为异型坯连铸，不能采用全保护浇注且不使用铝脱氧，-40℃冲击功平均为88J，还需进一步提高耐低温性能。

公开号为CN102618781A的专利申请提供了一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法，所述耐低温结构用热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C%0.12～0.22wt%、Si%0.10～0.40wt%、Mn%1.1～1.50wt%、P%≤0.025wt%、S%≤0.025wt%、V%0.01～0.05wt%，其余为铁和微量杂质。此发明主要通过降低硫含量，微合金化主要应用钒，没有添加其他的元素，连铸过程采用浸入式扁平水口全保护浇铸。不采用铝脱氧。－20℃纵向冲击功平均90J，其耐低温性能较低，也需进一步提升耐低温性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐低温H型钢及其生产方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种耐低温H型钢，按重量百分比由以下化学成分组成，C：0.05～0.11%、Si：0.25～0.50%、Mn：1.40～1.60%、P≤0.020%、S≤0.010%、Nb：0.025～0.035%、Ti：0.015～0.030%、Al_t：0.015～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。

优选地，所述耐低温H型钢按重量百分比由以下化学成分组成，C：0.07～0.10%、Si：0.35～0.45%、Mn：1.45～1.55%、P≤0.015%、S≤0.008%、Nb：0.025～0.035%、Ti：0.015～0.030%、Al_t：0.015～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明的耐低温H型钢的力学性能良好，采用夏式V型缺口冲击试验测量其耐低温力学性能，-20℃冲击能≥144焦耳，-45℃冲击能≥98焦耳。其显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度为7-9级，屈服强度为360-390MPa之间，在铁素体晶界上，有2-5微米的氮化钛颗粒存在。