[发明专利]V‑N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种V-N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法，属热轧型钢技术领域。 

背景技术

角钢广泛应用于钢结构中，而大规格角钢主要用于铁塔制造和建筑结构。当前，我国电力能源超高压、特高压输送线路建设项目蓬勃发展，到2020年为满足“全国联网、西电东送、南北互供”的需要，将在南北方向构建多个百万级特高压输电线路大通道，十二五规划提出“三纵三横一环网”的特高压网建设投资高达2700亿元。近十年，我国电力的需求量每年以10%～15%的速度在增长，这都为电力铁塔用角钢提供了广阔的市场前景。

要满足大量的多回路线路、特高电压与大截面导电线，必须发展电力杆塔结构的大型化，设计在电力杆塔上的载荷也将越来越大，这就需要大规格、高强度角钢来满足电力铁塔用角钢结构设计上的需求。

目前国内主要以20号以下的Q235、Q345和Q390热轧角钢作为电力铁塔用角钢，存在电力铁塔用角钢规格厚度偏小、强度及质量等级偏低等问题，使得建造特高压输电铁塔时不得不采用双拼或多拼组合角钢，带来角钢受力不均易破坏、螺栓连接施工难、加装填板安全差、加工安装费用大等一系列问题。为此，输电线路建设提出了使用大规格、大厚度、高强度、高等级角钢的要求，以取代小规格普通组合角钢的使用。

此外，我国目前使用的电力铁塔用角钢质量等级通常为A级和B级，所以电力铁塔用角钢在低温和天气恶劣的条件下容易发生断裂事故。而我国的北方和偏远山区气候变化又异常恶劣，对角钢的服役条件要求越来越苛刻，为了保证设备运行的安全性，对其低温冲击韧性要求越来越高。因此迫切需要开发出大规格、高强度和耐低温冲击角钢，以满足国家电网建设的需求。

发明内容

本发明旨在克服已有技术的缺陷，而提供一种V-N微合金化高强韧大规格角钢及其生产方法，通过优化成分及生产方法，获取超细晶铁素体加颗粒状或短棒状珠光体组织，并在铁素体基体上弥散分布着细小的碳氮化钒或氮化钒颗粒，提高了钢的强度和韧性，进而替代小规格普通组合角钢和强韧性匹配不好的角钢。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种 V-N微合金化高强韧大规格角钢，其特征在于，化学成分按照重量百分比配比如下：C：0.14～0.20％ ，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.55％ ，P：≤0.020％， S：≤0.010％，N：0.009～0.016％，V：0.06～0.10％, Als: 0.015～0.030％,余量Fe。

进一步地，上述V-N微合金化高强韧大规格角钢，化学成分配比优选如下：C：0.14～0.18％ ，Si：0.30～0.45％，Mn：1.35～1.55％ ，P：≤0.020％， S：≤0.010％，N：0.010～0.016％，V：0.07～0.09％,Als: 0.020～0.026％,余量Fe。

进一步地，上述V-N微合金化高强韧大规格角钢，力学性能技术指标如下：

抗拉强度：R_m≥620MPa，

屈服强度：R_el≥485MPa，

伸 长 率：A≥20%，

冲击韧性：Akv≥20J（试验温度-40℃）。 

一种V-N微合金化高强韧大规格角钢的生产方法，包括连铸工序、轧制工序、冷却工序，所述连铸工序的工艺参数控制如下：

钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间包，开浇第一包中包温度控制在1545～1552℃，铸坯拉速为0.85～1.5m/min，出结晶器的铸坯尺寸为250*360*7750 mm；

所述轧制工序的工艺参数控制如下：将连铸所得矩形坯在加热炉中加热到1265～1275℃保温后进行粗轧和精轧，粗轧机的开轧温度控制在1050～1060℃，精轧机的终轧温度为820～850℃，单道次压下率大于20%；

所述冷却工序的工艺参数控制如下：轧后先采用雾化冷却，使角钢以大于25℃/s的冷速均匀快速的冷却到680～720℃，然后在以0.02～2℃/s的冷速冷却到450℃，然后空冷至室温。

进一步地，上述V-N微合金化高强韧大规格角钢的生产方法，其热轧角钢最终室温组织为超细铁素体+颗粒状或短棒状珠光体组织，铁素体晶粒尺寸为3～4μm；并在铁素体基体上弥散分布着细小的碳氮化钒或氮化钒颗粒，颗粒尺寸为2～20nm。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的效果是：