[发明专利]一种耐低温热轧H型钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐低温H型钢的冶炼技术领域，具体地，本发明涉及一种耐低温热轧H型钢及其制备方法。

背景技术

我国自20世纪80年代开始建造自己的海洋石油平台，在海洋石油、天然气的开采方面发展迅速，这也有力的推动了海洋石油钻井平台用钢的需求。高强度、耐低温海洋平台用钢的需求越来越大，而我国在这方面的技术能力还比较落后，迫切需要研发系列拥有自主知识产权的高强度、高韧性海洋平台用钢，这对于充分利用我国海域资源，实现国家的能源战略具有深远的意义。海洋用热轧H型钢要考虑到风载荷、波浪载荷、河流载荷、冰载荷、地震载荷等影响，这就决定了海洋平台用钢的特殊性，特别要求高强度、高韧性。

由于海洋石油平台建造于大海之中，其工作环境十分恶劣。因此，海洋石油平台对钢材的质量要求很高，除对强度要求外，对耐低温性能要求也很高。为保证海洋石油平台用钢具有良好的综合性能，国外主要采用Nb或Nb-V微合金化的技术路线，如美国的A572/A572M和EH36、英国的BS4360-50D、德国的StE355等海洋石油平台用钢均为Nb-V微合金化钢。我国H型钢生产品种与国外相比比较单一，强度级别在235-345MPa，其中235MPa占绝大部分产量。微合金化用热轧H型钢研制在起步阶段，当前生产高强耐低温热轧H型钢除了加强控制轧制以外，关键还是要引入合适的微合金化技术。

在已公开的有关微合金化用于海洋石油开采平台的耐低温热轧H型钢的专利中，中国专利申请CN103667910A介绍了一种具有良好低温冲击韧性的热轧H型钢及其制造方法，按重量百分比计，其钢水的化学组成为：C0.05～0.18、Si0.15～0.40、Mn1.0～1.5、V0.010～0.050、Nb0.015～0.050、Ti0.005～0.025、Al≤0.035、P≤0.020、S≤0.015，余量为Fe和微量杂质。该发明主要通过低碳含量，应用铌钒钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件下耐低温热轧H型钢产品生产。其问题在于该钢种虽然使用了微合金Nb，但是强度级别没有太高，而且-40℃的韧性也不是很高，加入Nb后的生产成本增加了。

中国专利申请CN101760704A公开了一种含钒经济型高强度高耐候热轧H型钢，其中V的含量为0.07％～0.12％，但是由于其在炼钢和连铸过程中控制得较少，其低温韧性不是很高，没有充分利用V在钢中的作用。

综上所述，微合金化海洋用热轧H型钢的研究与开发生产在国内的传统流程上，从成分设计的种类到生产工艺控制技术较低级别正处于发展阶段。对于Q345E及以上级别的高强耐低温热轧H型钢的成分设计和工艺在国内外还未见报道。由于Q345E及以上级别的热轧H型钢的冶金过程和工艺过程同传统流程均有不同，主要是容易出现低温韧性不稳定或强度不合要求，因此需要在冶金成分设计以及工艺控制上采取新的设计和工艺路线，以较低成本生产适合于海洋平台用的耐低温热轧H型钢Q345E，以满足市场需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种耐低温热轧H型钢，本发明制备的H型钢的组织为多边形铁素体和珠光体组织，屈服强度为350～450MPa，抗拉强度为480～600MPa，断后伸长率≥22％，-40℃V型夏比冲击功≥200J。

为达到上述发明的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种耐低温热轧H型钢，所述的热轧H型钢，按重量百分比计其化学成分为：C0.07～0.10％、Si0.2～0.4％、Mn1.30～1.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、V0.015～0.070％、Ti0.010～0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述H型钢的组织类型为多边形铁素体组织和少量的珠光体组织，且不需进行热处理工序，屈服强度为350～450MPa，抗拉强度为480～600MPa，断后伸长率≥22％，-40℃V型夏比冲击功≥200J。

以下对本发明中所含组分的作用及用量的选择做出了具体说明：

C：是低碳钢传统、经济的强化元素，钢的强度随碳含量的增加而提高，但它对钢的焊接性能、力学性能及耐蚀性能影响很大，从国际焊接学会规定的碳当量Ceq和裂纹敏感指数Pcm可以看出碳是影响焊接性能最敏感的一个元素，而且冲击韧性随碳含量的增加也会明显下降，采用低的碳含量设计，可提高钢板的韧性和延性，并具有良好的焊接性和耐蚀性能。因此，为满足高强度与高韧性的良好匹配，最根本的途径是降低碳含量，并通过其它手段提高强度，因此本发明中的C含量控制在0.07～0.10％之间。