[发明专利]一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法。 

背景技术

热轧工字钢广泛适用于建筑、桥梁、隧道、起重运输机械等领域的高载荷钢结构件，广泛的用途要求工字钢具有不同的力学性能和外形尺寸，对于用于低温环境的热轧工字钢，要求其具有较高的低温冲击功及强度和塑性指标，此类钢材非金属夹杂物少、P、S含量低。为改善钢材性能，冶炼时加入V、Nb、Ti微合金元素，细化晶粒度，产生弥散强化从而提高钢的强度和冲击韧性。同时通过合理的轧制工艺控制在保证力学性能的前提下，优化微观组织形态，提高低温冲击韧性。扩大工字钢的应用范围，提高企业经济效益。 

现有技术为提高工字钢强度，采用冶炼添加微合金V、Nb、Ti实现，提高和稳定低温冲击功则采用加B工艺。中国发明专利申请CN102618781A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；中国发明专利申请CN103042028A公开一种具有稳定冲击功H型钢的轧制方法。但是，这些工艺方法都无法满足高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的制备，无法满足建筑、桥梁、隧道、起重运输机械等领域对高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的需求。为此，研制开发一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法是解决这一问题的关键。 

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢，该钢外形质量稳定，具有低温冲击韧性优异、显微组织均匀细小、强度高等优点，综合性能优异；第二目的在于提供一种轧制这种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法。 

本发明的第一目的是这样实现的，所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的钢坯组成按重量百分比计为C：0.10～0.16%、Si：0.15～0.30%、Mn：0.60～0.80%、Cr：0.50～0.65%、V：0.010～0.025%、B：0.0015～0.0030%，S<0.015%、P<0.020%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢钢坯通过加热、轧制、轧后控冷、精整工序制得断面几何尺寸为I160×88×6×9.9～I220×110×7.5×12.3的热轧工字型钢。 

本发明的第二目的是这样实现的，包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯轧制、轧后控冷、轧件精整工序，其特征是：具体包括下列工序步骤： 

A、钢水冶炼：将铁水(化学成分C 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn 0.20-0.45wt% 、P 0.070-0.130wt%、S≤0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40 wt%、Mn 0.35-0.60 wt% 、P 0.025-0.040wt%、S 0.020-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.5-4.4wt%、Si 0.45-0.70wt%、Mn 0.35-0.65wt% 、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.04～0.07wt%，出钢温度小于1670℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50～70NL/min；

B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按8.5～12.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.2～1.5kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按8.5～11.5 kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.1～0.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；