H型钢及其生产方法.pdf

本发明涉及一种H型钢及其生产方法，钢按照重量百分比含有化学成分：碳0.07～0.15％、硅0.15～0.35％、锰1.00～1.45％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、钒含量0.020～0.060％、Als≥0.015％，包括如下步骤：转炉冶炼；吹氩站；LF精炼；浇铸；轧制。用一种-50℃低温韧性热轧H型钢的生产方法生产的440*300*11*18规格H型钢，其-50℃低温韧性超过172J，具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性，提高了产品质量。产品具有生产成本低、强度高、低温韧性好、焊接性能优良的特点。

权利要求书
1.  一种H型钢的生产方法，其特征在于，钢按照重量百分比含有化学成分：碳0.07～0.15％、硅0.15～0.35％、锰1.00～1.45％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、钒含量0.020～0.060％、Als≥0.015％，包括如下步骤：转炉冶炼；吹氩站；LF精炼；浇铸；轧制。

2.  如权利要求1所述的H型钢的生产方法，其特征在于，转炉冶炼之前还进行铁水预处理的步骤。

3.  如权利要求1或2所述的H型钢的生产方法，其特征在于，浇铸采用异型坯全保护浇铸。

4.  如权利要求1-3中任一项所述的H型钢的生产方法，其特征在于，轧制采用H型钢A线轧制。

5.  如权利要求1-4中任一项所述的H型钢的生产方法，其特征在于，钢按照重量百分比含有化学成分还包括余量铁以及其它合金元素微量。

6.  如权利要求1-5中任一项所述的H型钢的生产方法，其特征在于，钢坯加热工艺中加热温度控制在1220～1240℃。

7.  如权利要求1-6中任一项所述的H型钢的生产方法，其特征在于，轧制温度工艺中开轧温度控制在1050～1150℃、3机架万能轧制道次开轧温度控制在910～950℃，终轧温度控制在780～900℃；和/或，冷却采用空冷；和/或，万能道次的压下率控制在50％以上。

8.  一种H型钢，其特征在于，采用如权利要求1-7所述的H型钢的生产方法制备得到。

9.  如权利要求8所述的H型钢，其特征在于，其为含钒具有-50℃良好低温韧性的热轧H型钢。

10.  如权利要求8或9所述的H型钢，其特征在于，H型钢规格H100～H800，翼缘和腹板厚度范围8～30mm。

说明书H型钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及金属材料生产技术领域，具体涉及一种H型钢及其生产方法。
背景技术
近年来，能源的开采从环境条件适宜区域向气候恶劣的北极区域转移，由于北极地区是气候条件恶劣的高寒地区，使得在北极等高寒地区建造或使用的油气开采装置必须具有高的耐低温特性，使用的钢铁结构材料必须在-50℃以下的严寒条件下，具有优异的低温冲击韧性要求。而按照一般H型钢生产工艺流程生产出的H型钢，其韧韧脆转变温度在-10℃左右，如用于高寒地区和低温环境，则在承受动载或冲击时，容易出现脆断，造成不必要的损失，用于-50℃及以下环境的H型钢，其低温冲击功须大于27J。
中国发明专利：专利号200410020627.X，H型钢轧后控制冷却方法。虽然生产过程中对轧制后的H型钢采用气雾冷却方式在冷却装置中进行冷却，利用相变强化、析出强化和细晶强化机制，得到具有细小晶粒的H型钢组织状态，但主要是以提高H型钢的强度，对低温韧性方面没有涉及。
中国发明专利：公开(公告)号CN102051525A，一种低成本Q420qE桥梁用钢板的生产方法。该专利主要是以连铸坯为基础，通过合理的控制轧制和控制冷却工艺处理，生产10-40mm厚Q420qE钢板。但该专利的对象为连铸板坯生产的钢板，与以异型坯生产的H型钢在工艺上有较大的差异，且主要涉及-40℃低温冲击要求。
中国发明专利：公开(公告)号-CN104018073A，一种耐低温韧性H型钢及其生产工艺。公开了一种耐低温韧性H型钢，其化学成分质量百分含量为：碳0.08～0.13％、硅0.15～0.35％、锰1.25～1.45％、磷≤0.01％、硫≤0.01％、铌0.03～0.05％，余量为铁和杂质元素。其轧制工艺参数为：加热温度1230～1250℃、初轧开轧温度1050～1150℃、精轧开轧温度940～950℃、精轧终轧温度780℃～850℃；冷却工艺参数为：轧件以50～100℃/s冷却速度冷却到580～680℃区间相变，再回温至700～750℃，最后H型钢自然冷却到室温。使H型钢能够在-40℃及以下温度高寒地区和低温环境下，具有极低的韧脆转变温度，良好的低温抗冲击性。该专利为铌微合金化方案，冷却方案为穿水冷却。
中国发明专利：公开(公告)号-CN104018074A，一种耐低温H型钢及其生产工艺。公 开了一种耐低温H型钢，其化学成分质量百分含量为：碳0.08～0.13％、硅0.15～0.35％、锰1.25～1.45％、磷≤0.01％、硫≤0.01％、钒0.02～0.05％，余量为铁和杂质元素。其轧制工艺参数为：加热温度1220～1240℃、初轧开轧温度1050～1150℃、精轧开轧温度930～950℃、精轧终轧温度780℃～900℃；冷却工艺参数为：轧件以100～150℃/s冷却速度冷却到550～650℃区间相变，再回温至700～750℃，最后H型钢自然冷却到室温。使H型钢能够在-40℃及以下温度高寒地区和低温环境下，具有极低的韧脆转变温度，良好的低温抗冲击性。该专利为钒微合金化方案，轧后冷却方案为穿水冷却，低温冲击温度为-40℃。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103938079A，低压缩比超厚规格耐低温型热轧H型钢及其生产方法。公开了一种属于热轧H型钢领域的低压缩比超厚规格耐低温型热轧H型钢及其生产方法。该H型钢按重量百分比由以下化学成分组成：C0.11～0.19％，Si0.15～0.30％，Mn1.30～1.55％，P≤0.02％，S≤0.008％，Ti0.008～0.020％，V0.015～0.055％，其余为Fe及不可避免的杂质。该H型钢的生产方法依次包括转炉或电炉冶炼、LF精炼、异型坯全保护连铸、加热、轧制以及冷却工序，最终得到翼缘厚为30mm以上、压缩比小于3的表面质量良好的低温热轧H型钢，-20℃纵向平均冲击功为150J以上，其具有广阔的市场应用前景。该专利低温冲击温度为-20℃。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103966507A，一种屈服强度275MPa级特厚耐低温热轧H型钢及其生产方法。公开了一种屈服强度275MPa级特厚(26mm≤翼缘厚度≤35mm)耐低温热轧H型钢及其生产方法。本发明的屈服强度275MPa级特厚耐低温热轧H型钢，其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。本发明提供的屈服强度275MPa级别特厚耐低温热轧H型钢的力学性能及-20℃纵向冲击功能够完全满足275MPa级别特厚耐低温热轧H型钢的技术要求。该专利低温冲击温度为-20℃。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103834860A，一种235MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法。公开了一种235MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法，所述235MPa级耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.08～0.16％、Si0.10～0.30％、Mn0.65～1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb0.015～0.035％、Ti0.005～0.030％，其余为铁和微量杂质。本发明主要通过降低碳、锰含量，应用铌钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件下235MPa级耐低温热轧H型钢产品生产，生产得到的耐低温热轧H型钢力学性能良好，－20℃纵向冲击功大于206J。该专利低温冲击温度为-20℃。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103834861A，一种320MPa级耐低温热轧H型钢及其制 备方法。公开了一种320MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法，所述320MPa级耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.05～0.11％、Si0.20～0.35％、Mn1.05～1.30％、P≤0.020％、S≤0.015％、Nb0.020～0.035％、Ti0.005～0.025％，其余为铁和微量杂质。本发明主要通过低碳含量，应用铌钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件下320MPa级耐低温热轧H型钢产品生产，制备得到的耐低温钢力学性能良好，－30℃纵向冲击功大于165J。该专利低温冲击温度为-30℃。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103540844A，耐低温H型钢及其生产方法。公开了一种耐低温H型钢及其生产方法。该H型钢按重量百分比由以下化学成分组成，C：0.05～0.11％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.40～1.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Nb：0.025～0.035％、Ti：0.015～0.030％、Alt：0.015～0.030％，其余为铁和不可避免的杂质。其生产方法包括铁水预脱硫步骤、转炉冶炼步骤、LF精炼步骤、方坯连铸机连铸步骤以及轧制步骤。采用夏式V型缺口冲击试验测量H型钢的耐低温力学性能，-20℃冲击能≥144焦耳，-45℃冲击能≥98焦耳。该专利低温冲击温度为-45℃，为铌微合金化方案。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103484765A，用于铁路接触网支柱的厚规格耐低温H型钢及其制备方法。公开了一种用于电气化铁路接触网支柱的厚规格(翼缘厚度≥28mm)耐低温H型钢及其制备方法，所述耐低温H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.10～0.22％、Si0.10～0.40％、Mn0.5～1.1％、P≤0.020％、S≤0.010％、Nb0.02～0.05％、Ti0.003-0.015％，其余为铁和微量杂质。该专利为铌微合金化方案。
中国发明专利：公开(公告)号-CN102618781B，一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法。一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法，所述耐低温结构用热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C 0.12～0.22％、Si 0.10～0.40％、Mn 1.1～1.50％、P≤0.025％、S≤0.025％、V 0.01～0.05％，其余为铁和微量杂质。本发明主要通过降低硫含量，微合金化主要应用钒，没有添加其他的元素，连铸过程采用浸入式扁平水口全保护浇铸。因异型坯连铸机的复杂性，不采用铝脱氧。因此，本发明的耐低温钢力学性能良好，-20℃纵向冲击功平均90J。该专利为钒微合金化方案，低温冲击温度为-20℃。
中国发明专利：公开(公告)号-CN102021475B，一种耐低温结构用热轧H型钢的制备方法。一种耐低温H型钢及其制备方法，钢的化学成分重量百分比％为0.12～0.22，Si 0.10～0.40，Mn 1.1～1.50，P≤0.025，S≤0.025，Nb 0.02～0.05；其余为铁和微量杂质。其制备方法包括脱硫、120吨顶底复吹转炉冶炼，LF精炼、异型坯连铸、大型H型钢轧制，在炉外精炼后，钢水中的氧含量为≤10ppm，连铸过程中，过热度控制在20～30℃，铸坯规格为555 ×440×90、750×370×90、1024×390×90，加热炉的均热温度1200～1300℃，开轧温度为在翼缘外侧为1100～1180℃、腹板中央为1100～1170℃，终轧温度翼缘外侧为850～960℃、腹板中央为800～880℃，轧得规格为H250～H900的H型钢。该专利为铌微合金化方案。
中国发明专利：公开(公告)号-CN103276310A，一种具有低温韧性的含稀土H型钢及其生产方法。公开了一种具有低温韧性的含稀土H型钢及其生产方法，属于冶金及成型技术领域，原料为(Wt％)高炉铁水90％、优质废钢10％，铸坯化学成分及含量(Wt％)为：C0.07-0.12；Si0.10-0.30；Mn1.10-1.40；P≤0.015；S≤0.005；Cr0.10-0.30；Ni0.90-1.20；V0.05-0.20；Ti0.01-0.03；Al0.01-0.04；稀土元素RE0.0005-0.010；Cu＜0.10；余为Fe和无法检测的微量元素；其工艺流程为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→方坯连铸→切割→铸坯加热→高压水除磷→BD1开坯→BD2中轧→高压水除磷→CCS万能轧制→矫直→冷却→锯切→探伤；其力学性能为：屈服强度为460～530MPa、抗拉强度为630～720MPa、屈强比≤0.80、延伸率≥26％、横向冲击值：aKV≥100J/cm2(-80℃)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能满足-50℃冲击性能要求的热轧H型钢生产技术，使H型钢能够在-50℃及以下低温环境下具有良好的抗低温冲击韧性。具体技术方案如下：
一种H型钢的生产方法，钢按照重量百分比含有化学成分：碳0.07～0.15％、硅0.15～0.35％、锰1.00～1.45％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、钒含量0.020～0.060％、Als≥0.015％，包括如下步骤：转炉冶炼；吹氩站；LF精炼；浇铸；轧制。
转炉冶炼之前还进行铁水预处理的步骤。
浇铸采用异型坯全保护浇铸。
轧制采用H型钢A线轧制。
钢按照重量百分比含有化学成分还包括余量铁以及其它合金元素微量。
钢坯加热工艺中加热温度控制在1220～1240℃。
轧制温度工艺中开轧温度控制在1050～1150℃、3机架万能轧制道次开轧温度控制在910～950℃，终轧温度控制在780～900℃；和/或，冷却采用空冷；和/或，万能道次的压下率控制在50％以上。
一种H型钢，采用上述的H型钢的生产方法制备得到。
其为含钒具有-50℃良好低温韧性的热轧H型钢。
H型钢规格H100～H800，翼缘和腹板厚度范围8～30mm。
与目前现有技术相比，本发明用一种-50℃低温韧性热轧H型钢的生产方法生产的440*300*11*18规格H型钢，其-50℃低温韧性超过172J，具有极低的韧脆转变温度和良好低温韧性，提高了产品质量。以异型坯为原料，采用铁水预处理、低温大压下和轧后控冷等措施生产的热轧H型钢，-50℃低温韧性等可满足-50℃冲击性能要求。同时，采用H型钢替代焊接H型钢可以减少焊接工序，提高了工程进度、材料利用率和安全性。产品具有生产成本低、强度高、低温韧性好、焊接性能优良的特点。
具体实施方式
下面对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
在一个优选实施例中，采用铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→LF精炼→异型坯全保护浇铸→H型钢A线轧制工艺流程。钢的化学成分：碳控制在0.07～0.15％、硅控制在0.15～0.35％、锰控制在1.00～1.45％、磷控制在≤0.020％、硫控制在≤0.015％、钒含量控制在0.020～0.060％、Als控制在≥0.015％，其它合金元素微量；钢坯加热工艺控制：加热温度控制在1220～1240℃；轧制温度工艺控制：开轧温度控制在1050～1150℃、3机架万能轧制道次开轧温度控制在910～950℃，终轧温度控制在780～900℃；冷却工艺控制：空冷；万能道次的压下率控制在50％以上；H型钢规格H100～H800，翼缘和腹板厚度范围8～30mm。
实施实例1：按本发明工艺生产的440*300*11*18规格的热轧H型钢，抗拉强度543MPa、屈服强度466MPa、延伸率28.5％、-50℃纵向V型冲击功172J，熔炼分析C含量为0.10％，钒含量0.045％，碳当量为0.36％。
实施实例2：按本发明工艺生产的589*300*16*20.5规格的热轧H型钢，抗拉强度480MPa、屈服强度392MPa、延伸率31.5％、-50℃纵向V型冲击功263J，熔炼分析C含量为0.11％，钒含量0.042％，碳当量为0.37％。
实施实例3：按本发明工艺生产的383*299*9.5*12.5规格的热轧H型钢，抗拉强度555MPa、屈服强度477MPa、延伸率28％、-50℃纵向V型冲击功206J，熔炼分析C含量为0.09％，钒含量0.041％，碳当量为0.37％。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。