[发明专利]一种屈服强度275MPa级特厚耐低温热轧H型钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，具体地，本发明涉及一种屈服强度275MPa级特厚耐低温热轧H型钢及其生产方法。

背景技术

由于采用近终型异形坯在现有的型钢轧机设备上轧制特厚规格H型钢，其压缩比小，加热温度较高，加热温度大于1240℃，且精轧开轧温度大于960℃甚至1000℃，终轧温度≥860℃，出精轧后没有有效的冷却设备，无法实现低温控轧，在950℃以下的累计变形量小于30％，甚至小于10％，若采用Nb微合金化因未再结晶区的累计量不足及终轧温度高将会获得较严重的混晶组织，使得-20℃纵向冲击功值难以满足技术要求。如何采用合适的成分设计以使得特厚耐低温热轧H型钢的-20℃纵向冲击功值满足技术要求成为研究的关键。

中国发明专利CN101925685A涉及一种韧性、焊接性优良的高强度厚钢材及高强度特厚H型钢，其中降低了C量及N量，含有适量的Si、Mn、Nb、Ti、B、O，且C和Nb的含量满足C-Nb/7.74≤0.004，粒径为0.05～10μm的含Ti氧化物的密度为30～300个/mm²，粒径超过10μm的含Ti氧化物的密度为10个/mm²以下。该高强度厚钢材的制造方法如下：在通过预脱氧处理将溶解氧调整到0.005～0.015质量％后添加Ti，进而实施30分钟以上的真空脱气处理，在熔炼后进行连续铸造而得到钢坯，将该钢坯加热到1100～1350℃，进行热轧使其厚度为40～150mm，然后进行冷却。

然而，由于该发明涉及到的高强度特厚H型钢厚度为40～150mm，屈服强度在450MPa以上、抗拉强度在550MPa以上、0℃夏比冲击吸收能在47J以上。该发明通过降低C量及N量，添加少量的Nb及B来提高淬透性和抑制片状铁素体的形成，以提高钢的强度和韧性，C-Nb/7.74≤0.02％，在添加Ti之前进行真空脱气处理，使微细的含Ti氧化物分散在钢中，防止HAZ的粒径的粗大化。轧制包括两次热轧，且轧后直接进行冷却。这种技术难以在现有的采用异型坯轧制H型钢的轧机设备上进行应用。

本发明采用V-Ti微合金化，很好地解决了受异型坯规格小、加热温度高，轧制成品规格厚等因素限制，导致压缩比不足，轧制负荷大且终轧温度高进而使得-20℃纵向低温冲击功值不满足技术要求等一系列工艺瓶颈问题。

发明内容

本发明结合异形坯轧制特厚H型钢的特点，主要通过成分设计即降低碳、磷、硫含量，应用V-Ti复合微合金化成分体系来提高特厚H型钢的耐低温性能，一方面Ti在高温阶段形成TiN可以在加热阶段细化原始奥氏体晶粒，提高奥氏体粗化温度。另一方面采用V微合金，可以将未再结晶温度降低到860℃以下，使采用热轧工艺生产的特厚H型钢处于完全再结晶区轧制，避免混晶现象，均匀晶粒尺寸，提高特厚规格热轧H型钢的-20℃低温冲击性能。更进一步地，本发明还对该H型钢的生产工艺进行了改进，比如转炉出钢过程采用硅钙钡脱氧、全预融合成渣洗、降低中间包过热度等工艺措施，从而实现特厚H型钢更加优良的耐低温性能。

本发明提供的屈服强度275MPa级特厚耐低温热轧H型钢力学性能良好，-20℃纵向冲击功为153～279J，冲击功良好。

本发明的一方面，提供一种屈服强度275MPa级别特厚耐低温热轧H型钢，所述热轧H型钢的化学成分按重量百分比计为：C：0.12％～0.17％，Si：0.10％～0.30％，Mn：0.90％～1.40％，P≤0.02％，S≤0.015％，V：0.01～0.03％，Ti：0.005～0.020％，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明所述的热轧H型钢，其-20℃纵向冲击功为153～279J。

本发明的另一方面，提供一种屈服强度275MPa级别特厚耐低温的热轧H型钢的生产方法，所述生产方法包括如下步骤：

1)冶炼：采用转炉冶炼、LF精炼和异型坯连铸，控制钢水的化学成分按重量百分比计与权利要求1所述热轧H型钢的化学成分一致；

2)加热：将异型坯装入加热炉中进行加热，加热炉的均热温度控制在1240℃～1290℃，加热时间为2～4小时，然后出炉进行除磷，轧制；

3)轧制：采用粗轧和精轧，粗轧开轧温度控制在1100～1150℃，精轧开轧温度控制在960～1020℃，终轧温度控制在860～880℃；

4)冷却：轧制完毕的轧件经自然冷却后，进入冷床自然冷却或风冷；待所述轧件温度降至120℃以下，送入矫直机进行矫直。

具体地，制备本发明所述热轧H型钢的方法，包括如下步骤：