[发明专利]深度耐低温热轧H型钢及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金技术，具体说，涉及一种深度耐低温热轧H型钢及其生产工艺。

背景技术

我国西北、东北地区冬季气温寒冷，结构用钢对冲击韧性的要求需要达到-50℃左右；另外在海上石油平台建设、极地开发、等特殊使用方面，以及出口俄罗斯等国家要求热轧H型钢满足-50℃至-70℃冲击韧性技术要求。例如欧洲标准EN10025-3生产的S275NL、S355NL、S420N、S460NL系列要求-50℃冲击功≥27J；日标SLA325、SLA365等钢号要求-55℃冲击功，俄标ГОСТ27772-88生产的С345、С345К、С375钢号要求-70℃冲击功≥29J。

热轧H型钢保证低温冲击韧性的技术手段主要有两种途径：一种是通过轧钢过程中控轧控冷实现细晶强化，达到保证低温冲击韧性的目的；另一种是通过添加保证低温冲击韧性的镍、钼等合金成分达到低温冲击韧性高目的。这两种途径都存在明显不足，控轧控冷细晶强化工艺在生产中非常难以控制，对轧机要求高，温度控制难以实现而且合格率较低，同时对生产节奏影响大，不适合连续批量生产，另外采用控轧控冷细晶强化工艺后的型钢焊接后焊缝相对基体硬度低；第二种途径是添加大量镍、钼合金使低温冲击韧性大幅度降低，但是由于镍钼成本太高，经济生产难以实现。寻求生产一种低于-40℃至-60℃低温冲击韧性稳定而且生产成本低廉的H型钢非常重要，且具有重大经济与社会效益，对中国H型钢产品的完善，对我国由钢铁大国向钢铁强国转变具有重大现实意义。

目前要求深度低温冲击韧性要求的热轧H型钢一般为低合金高强度结构钢，其中以Q345级别应用较广泛。Q345级别C、D、E级钢要求具有良好的低温韧性，GB/T1591-2008要求Q345E钢纵向-40℃≥34J。目前，对Q345级别低合金高强度结构钢主要采取铌、钒、钛微合金化和控轧控冷相结合的工艺提高钢材综合性能，特别是低温冲击韧性。其强化机制是沉淀强化和细晶强化，后者对韧性也是有益的。在Q345级别H型钢的实际工业生产过程中，经铌、钒、钛单一或组合微合金化和控轧控冷工艺后，低于-40℃冲击功波动较大且合格率不高。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种深度耐低温热轧H型钢及其生产工艺，通过添加微量合金元素Nb、Ti，并优化生产工艺方法使材料的力学性能达到深度低温冲击要求。

技术方案如下：

一种深度耐低温热轧H型钢，其化学成分按照质量百分比计，包括：C0.08-0.12％，Si 0.15-0.30％，Mn 1.45-1.60％，P≤0.02％，S≤0.020％，Al t 0.025～0.050％，Ti 0.01～0.02％，Nb 0.003～.005％，其余为铁和杂质。

进一步：[N]≤40％，[O]≤20％，[H]≤2.5ppm。

一种深度耐低温热轧H型钢的生产工艺，包括：

转炉冶炼；采用硅锰和锰铁脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧，质量百分比计，转炉终点控制目标值包括：C≥0.06％，P＜0.010％，出钢温度≥1640℃；

LF精炼过程中，全程底吹氩搅拌，精炼后期加入铌铁及钛铁；VD真空冶炼过程中，深真空时间≥15min，真空度≤0.1KPa，软吹时间≥15min；

连铸异型坯；钢水过热度ΔT≤30℃，目标值ΔT≤20℃，采用恒拉速操作；

H型钢的轧制；加热温度1150℃-1300℃，初轧温度1100℃-1280℃，终轧温度880℃-950℃；得到的深度耐低温热轧H型钢，其化学成分按照质量百分比计，包括：C 0.08-0.12％，Si 0.15-0.30％，Mn 1.45-1.60％，P≤0.02％，S≤0.020％，Al t 0.025～0.050％，Ti 0.01～0.02％，Nb0.003～.005％，其余为铁和杂质。

优选的：精炼后钢水成分的质量分数目标值，C 0.10％，Si 0.20％，Mn 1.50％，P≤0.015％，S≤0.010％，Nb 0.004％，Alt0.03％，Ti0.01％。

优选的：转炉冶炼时，采用挡渣出钢，挡渣失败必须扒渣；轧制完成后进行高压水除鳞。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：

1、从成分上本专利严格控制B含量加入上限为0.002％，在实际工业生产中有数据显示B元素的过多加入直接影响钢材的延性及冲击性，当B含量加入超过0.003％时延性及冲击性能明显下降。本发明采用低碳、低硅、高猛，严格控制硼含量上限，控铝、控制气体含量的冶炼工艺。