CN102618781A - 一种耐低温结构用热轧h型钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了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。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术、属于耐低温低合金高强度结构钢，具体涉及一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法。
背景技术
耐低温结构用H型钢主要应用于高寒地区的建筑、船舶、桥梁、电站设备、水利、能源、化工、起重运输机械及其他较高载荷的钢结构件。此钢材夹杂的非金属材质少，具有在低温条件下耐冲击力的特点。
中国发明专利申请CN101255527A(申请号200810014488.8)公开了一种具有良好低温冲击韧性的加硼H型钢及其制备方法，此发明钢成分重量百分比为：C0.08～0.20％、Mn1.00～1.60％、Si0.10～0.55％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb0.015～0.035％、B0.0005～0.0012％，余量为铁和微量杂质。冶炼过程中，控制钢中的气体含量[N]≤0.004％，[O]≤0.0060％，此发明主要是通过加入微量硼对钢材韧性的有利作用如抑制磷、硫偏析和沿晶断裂，改善夹杂物的形态和分布等。但由于加入了Nb和B，增加了产品的成本，同时需要保持较低的氮、氧含量，过程采用铝脱氧，以保证良好的脱氧效果，但是对半保护浇注的异型坯连铸机来说，铝脱氧是不可行的。
中国发明专利申请CN1421286A(申请号02138375.8)公开了一种含铌钢H型钢的轧制方法，此发明涉及到的产品是耐-20℃低温冲击功。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐低温钢力学性能良好的耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐低温结构用热轧H型钢，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％、Si0.10～0.40％、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。
优选地，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：C0.15～0.18％、Si 0.20～0.35％、Mn 1.30～1.50％、P≤0.020％、S＜0.008％、V0.01～0.02％，其余为铁和微量杂质。
为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种耐低温结构用H型钢的制备方法，所述制备方法包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、异型坯全保护连铸、轧制，其特征在于，1)铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.010wt％；2)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉冶炼；3)LF精炼：精炼过程中先充分搅拌化渣，造黄白渣；4)异型坯全保护连铸：采用浸入式扁平水口全保护浇铸；5)轧制，其中，制备的耐低温结构用热轧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。
在本发明的实施例中，在转炉冶炼步骤中，采用大渣量低枪位操作，吹炼过程渣料分两批加入，首批加入2/3渣料；钢包采用底吹良好的红净钢包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中锰、钒氮进行合金化，钢水中合金元素的目标值按相应元素范围的中间值控制；采用硅钙钡脱氧，加入量1.5～2.0kg/t钢；出钢过程中加入合成渣6-10kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀、依次加入硅锰、中锰、硅钙钡、钒氮合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
在本发明的实施例中，LF精炼步骤还可包括精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100～150m/炉；精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌12min以上，其中，所述渣面微动小氩气量是指氩气流量为50-150NL/min。
在本发明的实施例中，在连铸步骤中，中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，使用浸入式水口全保护保护浇注，其中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂加入量为1～1.5kg/t钢，液相线温度为1511℃，中间包过热度按20～30℃控制，中包第一炉温度控制在1540～1550℃，连浇炉次控制在1530～1540℃，连铸机为一机三流，铸坯规格为555mm×440mm×90mm，拉速为0.8～0.9m/min。
在本发明的实施例中，在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1240～1270℃，开轧温度在翼缘外侧为1170℃、在腹板中央为1150℃，终轧温度在翼缘外侧为950℃、在腹板中央为830℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H300×300H型钢。
具体实施方式
本发明主要针对耐低温结构用H型钢在成分、冶炼及轧制过程中的问题，提供了一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法，本发明的耐低温钢力学性能良好，-20℃纵向冲击功平均90J。
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。
根据本发明实施例，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。
本成分设计特点是P、S含量低、V合金加入量低，在保证产品具有较高低温韧性的前提下，实现低成本生产。
可选地，根据本发明的耐低温结构用热轧H型钢的化学成分的重量百分数优选为：C 0.15～0.18％、Si 0.20～0.35％、Mn 1.30～1.50％、P≤0.020％、S＜0.008％、V 0.01～0.02％，其余为铁和微量杂质。
根据本发明实施例，耐低温结构用H型钢的制备方法包括脱硫、转炉冶炼(例如，120吨顶底复吹转炉冶炼)、LF精炼、异型坯全保护连铸、轧制(例如，1-3轧机布置型式生产线轧制)。
具体地讲，在根据本发明实施例的耐低温结构用H型钢的制备方法中，连铸过程采用浸入式水口全保护浇铸。此外，由于异型坯连铸机的复杂性，根据本发明实施例的耐低温结构用H型钢的制备方法不采用铝脱氧。
本发明未提及的工序，均可采用现有技术。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例
工艺路线为：
铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→异型坯全保护连铸→1-3轧机布置型式生产线轧制→检验入库。
制备方法主要工艺措施：
(1)铁水到脱硫站，脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.010wt％。
(2)转炉冶炼：入炉原料必须满足以下要求：铁水含硫量≤0.010wt％；采用大渣量低枪位操作，吹炼过程，渣料分两批(首批加入2/3渣料)加入，全程渣子化好、化透。钢包采用底吹良好的红净钢包，烘烤温度≥800℃。采用硅锰、中锰(FeMn78C2.0)、钒氮进行合金化。要求合金干净、干燥。钢水中合金元素的目标值按相应元素范围的中间值控制。采用硅钙钡脱氧，加入量1.5～2.0kg/t钢。出钢过程中加入合成渣6-10kg/t钢。当钢水出至1/4时开始均匀、依次加入硅锰、中锰(FeMn78C2.0)、硅钙钡、钒氮合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的化合物或组合物作为合成渣和改性剂，只要成分含量符合要求即可。
(3)LF精炼：在LF钢包进行精炼，精炼过程中先充分搅拌化渣，然后取一次样，全分析，造黄白渣。根据一次样分析的结果，进行成分微调，精炼软吹氩之前喂CaFe线100～150m/炉。精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌12min以上。所述的微动小氩气量是指氩气流量为50-150NL/min。
(4)连铸：中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，水口对中符合要求，冷却水效果良好，使用浸入式水口全保护保护浇注。二冷采用弱冷。结晶器采用非正弦振动。中间包采用低碳碱性覆盖剂，加入量按照1～1.5kg/t钢执行。液相线温度为1511℃，中间包过热度按20～30℃控制，中包第一炉温度控制在1540～1550℃，连浇炉次控制在1530～1540℃。连铸机为一机三流，铸坯规格为555mm×440mm×90mm，拉速为0.8～0.9m/min。
(6)加热炉的均热温度为1240～1270℃，开轧温度在翼缘外侧为1170℃、在腹板中央为1150℃，终轧温度在翼缘外侧为950℃、在腹板中央为830℃，轧材出精轧机后不进行水冷控制，在冷床自然冷却，轧材的规格为H300×300H型钢。
(7)钢的化学成分重量百分比见表1，转炉冶炼过程记录表见表2，精炼过程记录表见表3，连铸过程记录表见表4，轧材力学性能记录表见表5。
表1：钢的化学成分重量百分比％
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | V |
| 1 | 0.17 | 0.26 | 1.36 | 0.014 | 0.005 | 0.013 |
表2转炉冶炼过程记录表
表3：连铸过程记录表
表4：轧材力学性能记录表
同目前耐低温H型钢生产比较，本发明技术方案的特点在于：
1、生产的铸坯为大型异型坯，在采用浸入式扁平水口全保护保护浇铸条件下，生产出耐低温高强度结构钢；
2、产品不添加Nb合金，可以降低异型坯的铸坯裂纹敏感性，显著改善铸坯表面质量，可实现耐低温高强度型钢的连续稳定生产；
3、仅添加微量V合金，轧后不控冷且不需进行热处理，完成耐低温(-20℃)冲击功的H型钢的成分设计及生产，降低生产过程的合金成本。
4、本发明的耐低温性能良好，-20℃冲击功平均为90J。
最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种耐低温结构用热轧H型钢，其特征在于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。
2.根据权利要求1所述的耐低温结构用热轧H型钢，其特征在于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 0.15～0.18％、Si0.20～0.35％、Mn 1.30～1.50％、P≤0.020％、S＜0.008％、V 0.01～0.02％，其余为铁和微量杂质。
3.一种耐低温结构用H型钢的制备方法，所述制备方法包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、异型坯全保护连铸、轧制，其特征在于，
1)铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.010wt％；
2)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉冶炼；
3)LF精炼：精炼过程中先充分搅拌化渣，造黄白渣；
4)异型坯全保护连铸：采用浸入式扁平水口全保护浇铸；
5)轧制，
其中，制备的耐低温结构用热轧H型钢的化学成分的重量百分数为C0.12～0.22％、Si 0.10～0.40％、Mn 1.1～1.50％、P≤0.025％、S≤0.025％、V0.01～0.05％，其余为铁和微量杂质。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于在转炉冶炼步骤中，采用大渣量低枪位操作，吹炼过程渣料分两批加入，首批加入2/3渣料；钢包采用底吹良好的红净钢包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中锰、钒氮进行合金化，钢水中合金元素的目标值按相应元素范围的中间值控制；采用硅钙钡脱氧，加入量1.5～2.0kg/t钢；出钢过程中加入合成渣6-10kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀、依次加入硅锰、中锰、硅钙钡、钒氮合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于LF精炼步骤还包括精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100～150m/炉；精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌12min以上，
其中，所述渣面微动小氩气量是指氩气流量为50-150NL/min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于在连铸步骤中，中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，使用浸入式水口全保护保护浇注，
其中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂加入量为1～1.5kg/t钢，液相线温度为1511℃，中间包过热度按20～30℃控制，中包第一炉温度控制在1540～1550℃，连浇炉次控制在1530～1540℃，连铸机为一机三流，铸坯规格为555mm×440mm×90mm，拉速为0.8～0.9m/min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1240～1270℃，开轧温度在翼缘外侧为1170℃、在腹板中央为1150℃，终轧温度在翼缘外侧为950℃、在腹板中央为830℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H300×300H型钢。
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