CN103805868A - 一种抗震耐腐蚀高性能h型钢及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗震耐腐蚀高性能H型钢及其加工方法，所述的H型钢组成按重量百分比计为C0.10～0.15wt%、Si0.25～0.50wt%、Mn1.00～1.35wt%、Ti0.030~0.050wt%、Cr 0.10~0.20 wt%、Cu 0.30~0.50wt%、B 0.0020~0.0040 wt%、S≤0.020wt%、P≤0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的H型钢通过加热、除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序制得高度、宽度、腹板厚度、翼缘厚度断面几何尺寸分别为400~294mm×200~175mm×7~8mm×11~13mm的H型钢，其屈服强度Rel420～480MPa、抗拉强度Rm580～650MPa、伸长率A>24.0%、V型冲击功Akv≥70J、浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.50g.m^-2.h^-1。本发明所生产的产品强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好，综合性能优异。本发明方法具有生产成本低、效率高、操作性及推广性强等优点。

Description

一种抗震耐腐蚀高性能H型钢及其加工方法

技术领域

本发明属于金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种抗震耐腐蚀高性能H型钢及其加工方法。

背景技术

热轧H型钢是一种断面比较经济的钢材，具有优异的力学性能，是节约、高效、环保的钢铁产品，可广泛用于要求承载能力大、稳定性好的大型桥梁、高层建筑、工业厂房、大型电力、水利建设、高速公路以及车辆、船舰承重梁、地铁和立交桥的支柱等多个领域。随着我国经济建设的快速发展，建筑结构用钢，汽车及铁路用钢均出现快速增长趋势，而我国大部分地区地处地震多发地带，地质构造复杂，气候多变，对H型钢的使用提出了更高的要求，随着钢结构建筑的大型化，为保证建筑的安全性和适用型，对建筑的抗震性能提出了更高的要求，云南省特殊的地理环境对抗震H型钢也提出差异化的性能要求，不但要求较高的屈服强度而且断后伸长率和屈强比等抗震指标也有严格的要求，作为钢结构建筑的主要承重构件，热轧H型钢为适应云南省多变复杂的气候环境，同时也应具备良好的耐候性。

现有技术生产420MPa级别的H型钢主要采取冶炼时加入微合金V、Nb，发挥微合金细晶强化和固溶强化特性，轧制则采用万能轧机大压下轧制，细化晶粒提高型钢性能。现有技术生产的H型钢不能满足抗震、耐腐蚀、耐候性以及高强度的要求。为此，研究开发一种抗震耐腐蚀高性能H型钢是解决这一问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗震耐腐蚀高性能H型钢及其制备方法。

本发明的第一目的在于提供一种抗震耐腐蚀高性能H型钢，强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好，综合性能优异；第二目的在于提供一种冶炼、轧制这种抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的H型钢组成按重量百分比计为C 0.10～0.15 wt%、Si 0.25～0.50 wt%、Mn 1.00～1.35 wt%、Ti 0.030~0.050 wt%、Cr  0.10~0.20  wt%、Cu  0.30~0.50 wt%、B  0.0020~0.0040  wt%、S≤0.020 wt% 、P≤0.035 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的H型钢通过加热、除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序制得高度、宽度、腹板厚度、翼缘厚度断面几何尺寸分别为400~294mm×200~175mm×7~8mm×11~13mm的H型钢。

本发明的第二目的是这样实现的，包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序，其特征是：具体包括下列工序步骤：

A、钢水冶炼：将铁水(化学成分C 4.0-4.5wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.35-0.60wt% 、P 0.100-0.200wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.20-0.40wt%、Si 0.30-0.60 wt%、Mn 0.30-0.60 wt% 、P 0.030-0.045wt%、S 0.025-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.0-4.0wt%、Si 0.50-0.80 wt%、Mn 0.40-0.70 wt% 、P 0.090-0.120wt%、S 0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，并按3.4kg/t钢的量同时加入铜板(化学成分Cu 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)，之后进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.04～0.07wt%，出钢温度小于1680℃；出钢前向钢包底部加入石灰进行渣洗，石灰的加入量为：4.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～40NL/min；

B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按15.0～20.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.5～3.0kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按0.8～1.2kg/t钢的量，加入Al含量为50.0wt%的铝铁；按1.2～3.0 kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5～2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 30.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(15～30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰2.5～4.5kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5～7.5；之后将钢水温度加热至1590～1605℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.5m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于10分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

D、钢水浇铸：在中间包温度为1530～1545℃，拉速为0.5～0.7m/min，二冷比水量为0.4～0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面320mm×410mm的矩形坯；

E、钢坯加热：将矩形钢坯冷装送入加热炉进行加热，加热温度为1250~1300℃，加热时间为150~240分钟，钢坯出炉温度为1200~1220℃；

F、钢坯除鳞：出炉后的钢坯通过高压水除鳞去除表面氧化铁皮，高压水除鳞时，同时对钢坯上下左右四个面进行高压喷水1.2~2.0秒钟，压力控制为15~20MPa，高压水除鳞后钢坯温度控制为1180~1200℃；

G、预成型：将除鳞后的钢坯经输送辊道运送到BD两辊可逆开坯轧机轧制，根据矩型坯规格的不同，进行5~9道次的往复轧制，开轧温度为1100℃~1150℃，轧件轧制出口速度控制为1.5～4.0m/s；

H、翼缘外侧选择性冷却：在飞剪前辊道上按轧制方向均匀布置六组冷却水喷头，每组喷头间隔500mm，冷却长度为3000mm；采用压力为0.2~0.4MPa、流量为150~500 m³/ h的冷却水对F步骤BD轧机开坯轧制的粗轧件进行两边翼缘外侧选择性冷却，减小翼缘和腹板间的温度差异。冷却前轧件翼缘温度为1050~1070℃，腹板温度为990~1010℃，翼缘和腹板温度差异为60~80℃；冷却后轧件翼缘温度为1040~1060℃，腹板温度为990~1000℃，翼缘和腹板温度差异为50℃~60℃；

I、精轧：将翼缘冷却后的轧件，由辊道运送经飞剪切头、切尾后，送入万能轧机进行精轧，精轧出口速度控制为2.5~4.5 m/s，出精轧温度控制为980~1020℃；

 J、R角选择性冷却：将精轧后的轧件进行R角选择性冷却，冷却方式如下：在精轧后辊道上沿轧制方向均匀布置六组气雾冷却喷嘴，每组间隔500mm，气雾冷却总长度为3米，采用压力为0.4～0.6MPa、流量为15~20m³/h的压缩空气，压力为0.2~0.4MPa，流量为150~700m³/h的冷却水，形成混合水气雾，对精轧后的成品H型钢轧件R角部位进行选择性强制冷却，减小R角部位和翼缘、腹板之间的温度差异；

K、自然冷却：通过输送辊道将H型钢运送上齿条步进式冷床(长126m，宽26m)进行自然冷却，冷却时间为100~120分钟，轧件出冷床温度≤80℃；

L、在线检测：成品轧件经输出辊道送至型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；

M、矫直：将H型钢由辊道运送进入10辊矫直机进行矫直，采用大压下一次塑性变形的矫直工艺，即2^#辊压下量最大，3^#、4^#、5^#辊压下量较小进行恢复的矫直工艺进行矫直，矫直辊宽度比H型钢小1~2mm，矫直辊圆角半径比H型钢R角半径大2~3mm，矫直速度1~5m/s，然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得抗震耐腐蚀高性能H型钢。

本发明采用Ti微合金化工艺，控制Cu、Cr、B等含量，在降低合金成本的同时优化性能配置提高和稳定型钢抗震性和耐候性，轧制时采用中间和轧后水冷进一步优化H型钢组织性能，H型钢断面温度均匀，组织细密，内部应力小，表面质量高，焊接性能好。采用此工艺生产的H型钢，其屈服强度Rel 420～480MPa、抗拉强度Rm 580～650 MPa、伸长率A>24.0 %、V型冲击功Akv≥70J、浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.50 g.m^-2.h^-1；强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好，综合性能优异。本发明方法具有生产成本低、效率高、操作性及推广性强等优点。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

所述的H型钢组成按重量百分比计为C 0.10～0.15 wt%、Si 0.25～0.50 wt%、Mn 1.00～1.35 wt%、Ti 0.030~0.050 wt%、Cr  0.10~0.20  wt%、Cu  0.30~0.50 wt%、B  0.0020~0.0040  wt%、S≤0.020 wt% 、P≤0.035 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的H型钢通过加热、除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序制得高度、宽度、腹板厚度、翼缘厚度断面几何尺寸分别为400~294mm×200~175mm×7~8mm×11~13mm的H型钢。

所述的H型钢具有以下特性：屈服强度Rel 420～480MPa、抗拉强度Rm 580～650 MPa、伸长率A>24.0 %、V型冲击功Akv≥70J、浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.50 g.m^-2.h^-1。

本发明方法包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序，其特征是：具体包括下列工序步骤：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 4.0-4.5wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.35-0.60wt% 、P 0.100-0.200wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.20-0.40wt%、Si 0.30-0.60 wt%、Mn 0.30-0.60 wt% 、P 0.030-0.045wt%、S 0.025-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.0-4.0wt%、Si 0.50-0.80 wt%、Mn 0.40-0.70 wt% 、P 0.090-0.120wt%、S 0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，并按3.4kg/t钢的量同时加入铜板(化学成分Cu 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)，之后进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.04～0.07wt%，出钢温度小于1680℃；出钢前向钢包底部加入石灰进行渣洗，石灰的加入量为：4.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～40NL/min；

所述的脱氧合金化是将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按15.0～20.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.5～3.0kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按0.8～1.2kg/t钢的量，加入Al含量为50.0wt%的铝铁；按1.2～3.0 kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5～2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 30.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

所述的钢水LF炉精炼是将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(15～30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰2.5～4.5kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5～7.5；之后将钢水温度加热至1590～1605℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.5m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于10分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

所述的钢水浇铸是在中间包温度为1530～1545℃，拉速为0.5～0.7m/min，二冷比水量为0.4～0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面320mm×410mm的大方坯；

所述的H型钢加热是将钢坯冷装送入加热炉进行加热，加热温度为1250~1300℃，加热时间为150~240分钟，钢坯出炉温度为1200~1220℃；

所述的H型钢除鳞是将预加热出炉后的钢坯通过高压水除鳞去除表面氧化铁皮，高压水除鳞时，同时对钢坯上下左右四个面进行高压喷水1.2~2.0秒钟，压力控制为15~20MPa，高压水除鳞后钢坯温度控制为1180~1200℃；

所述的预成型是将除鳞后的钢坯经输送辊道运送到BD两辊可逆开坯轧机轧制，根据矩型坯规格的不同，进行5~9道次的往复轧制，开轧温度为1100℃~1150℃，轧件轧制出口速度控制为1.5～4.0m/s；

所述的翼缘外侧选择性冷却是在飞剪前辊道上按轧制方向均匀布置六组冷却水喷头，每组喷头间隔500mm，冷却长度为3000mm；采用压力为0.2~0.4MPa、流量为150~500 m³/ h的冷却水对F步骤BD轧机开坯轧制的粗轧件进行两边翼缘外侧选择性冷却，减小翼缘和腹板间的温度差异。冷却前轧件翼缘温度为1050~1070℃，腹板温度为990~1010℃，翼缘和腹板温度差异为60~80℃；冷却后轧件翼缘温度为1040~1060℃，腹板温度为990~1000℃，翼缘和腹板温度差异为50℃~60℃；

所述的精轧是将翼缘冷却后的轧件，由辊道运送经飞剪切头、切尾后，送入万能轧机进行精轧，精轧出口速度控制为2.5~4.5 m/s，出精轧温度控制为980~1020℃；

所述的R角选择性冷却是将精轧后的轧件进行R角选择性冷却，冷却方式如下：在精轧后辊道上沿轧制方向均匀布置六组气雾冷却喷嘴，每组间隔500mm，气雾冷却总长度为3米，采用压力为0.4～0.6MPa、流量为15~20m³/h的压缩空气，压力为0.2~0.4MPa，流量150~700m³/h的冷却水，形成混合水气雾，对精轧后的成品H型钢轧件R角部位进行选择性强制冷却，减小R角部位和翼缘、腹板之间的温度差异；

所述的自然冷却是通过输送辊道将H型钢运送上齿条步进式冷床(长126m，宽26m)进行自然冷却，冷却时间为100~120分钟，轧件出冷床温度≤80℃；

所述的在线检测是将成品轧件经输出辊道送至型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；

所述的矫直是将H型钢由辊道运送进入10辊矫直机进行矫直，采用大压下一次塑性变形的矫直工艺，即2#辊压下量最大，3#、4#、5#辊压下量较小进行恢复的矫直工艺进行矫直，矫直辊宽度比H型钢小1~2mm，矫直辊圆角半径比H型钢R角半径大2~3mm，矫直速度1~5m/s，然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得抗震耐腐蚀高性能H型钢。

实施例1

所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.10wt%、Si 0.25wt%、Mn 1.00wt%、Ti 0.030 wt%、Cr 0.10 wt%、Cu 0.30wt%、B  0.0020 wt%、S 0.020 wt% 、P 0.035 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。经下列工序加工，钢坯断面：320mm×410mm：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 4.0wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.35wt% 、P 0.100wt%、S0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.20wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.30wt% 、P 0.030wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.0wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.090wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，并按3.4kg/t钢的量同时加入铜板(化学成分Cu 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)，之后进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.04wt%，出钢温度1678℃；出钢前向钢包底部加入石灰进行渣洗，石灰的加入量为：4.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20NL/min；

所述的脱氧合金化是将冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按15.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.5kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按1.2kg/t钢的量，加入Al含量为50.0wt%的铝铁；按1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 30.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

所述的钢水LF炉精炼是将出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(15NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰2.5kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5；之后将钢水温度加热至1605℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.5m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于10分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

所述的钢水浇铸是在中间包温度为1545℃，拉速为0.7m/min，二冷比水量为0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面320mm×410mm的矩形坯；

所述的H型钢加热是将矩形钢坯冷装送入步进梁式加热炉进行加热，加热温度为1250℃，加热时间为165分钟，钢坯出炉温度为1205℃；

所述的H型钢除鳞是将出炉后的钢坯通过高压水除磷去除表面氧化铁皮，高压水除鳞时，同时对钢坯上下左右四个面进行高压喷水1.2秒钟，压力控制为15MPa，高压水除鳞后钢坯温度控制为1192℃；

所述的预成型是将除鳞后的320mm×410mm 钢坯经输送辊道运送到BD两辊可逆开坯轧机轧制，在BD轧机进行5道次的往复轧制，开轧温度为1192℃，轧件轧制出口速度控制为1.5m/s；

所述的翼缘外侧选择性冷却是在飞剪前辊道上按轧制方向均匀布置六组冷却水喷头，每组喷头间隔500mm，冷却长度为3000mm；采用压力为0.3MPa、流量为310 m³/ h的冷却水对粗轧件进行两边翼缘外侧选择性冷却，减小翼缘和腹板间的温度差异。冷却前轧件翼缘温度为1064℃，腹板温度为993℃，翼缘和腹板温度差异为71℃；冷却后轧件翼缘温度为1046℃，腹板温度为995℃，翼缘和腹板温度差异为51℃；

所述的精轧是将翼缘冷却后的轧件，由辊道运送经飞剪切头、切尾后，进10机架万能精轧机进行轧制，轧制成H400×200×8×13的H型钢，万能轧机第1、2、3、4、5、7、8、10机架为水平两辊轧机，第6、9机架为轧边机，精轧出口速度控制为2.5 m/s，出精轧温度控制为984℃；

所述的R角选择性冷却是将精轧后的轧件进行R角选择性冷却，冷却方式如下：在精轧后辊道上沿轧制方向均匀布置六组气雾冷却喷嘴，每组间隔500mm，气雾冷却总长度为3米，采用压力为0.5MPa、流量为15m³/h的压缩空气，压力为0.2MPa，流量250m³/h的冷却水，形成混合水气雾，对精轧后的成品H型钢轧件R角部位进行选择性强制冷却，减小R角部位和翼缘、腹板之间的温度差异；

所述的自然冷却是通过输送辊道将H型钢运送上齿条步进式冷床(长126m，宽26m)进行自然冷却，冷却时间为115分钟，轧件出冷床温度70℃；

所述的矫直是将H型钢由辊道运送进入10辊矫直机进行矫直，采用大压下一次塑性变形的矫直工艺，即2#辊压下量最大12.5mm，3#、4#、5#辊压下量较小进行恢复的矫直工艺进行矫直，矫直辊宽度比H型钢小1mm，矫直辊圆角半径比H型钢R角半径大2mm，矫直速度1.5m/s，矫直后即得到抗震耐腐蚀高性能H400×200×8×13 热轧H型钢。

其屈服强度Rel 为420MPa，抗拉强度Rm为 580MPa，伸长率A为28.5 %，V型冲击功Akv为94J，浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.45 g.m^-2.h^-1；强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好。

 

实施例2

所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.12 wt%、Si 0.35wt%、Mn 1.20 wt%、Ti 0.040wt%、Cr 0.15 wt%、Cu 0.40wt%、B 0.0030 wt%、S 0.016 wt% 、P 0.031 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；经下列工序加工，钢坯断面：320mm×410mm：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 4.3wt%、Si 0.48wt%、Mn 0.52wt% 、P 0.160wt%、S0.017wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.20wt%、Si 0.44wt%、Mn 0.39 wt% 、P 0.038wt%、S 0.034wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.0 wt%、Si 0.68 wt%、Mn 0.59 wt% 、P 0.107 wt%、S 0.034 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，并按3.4kg/t钢的量同时加入铜板(化学成分Cu 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)，之后进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.06 wt%，出钢温度1672℃；出钢前向钢包底部加入石灰进行渣洗，石灰的加入量为：4.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为32NL/min；

所述的脱氧合金化是将冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按18.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.1kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按1.0kg/t钢的量，加入Al含量为50.0wt%的铝铁；按2.2 kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.1kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 30.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

所述的钢水LF炉精炼是将出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(22NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰3.5kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为6.5；之后将钢水温度加热至1600℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.5m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于10分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

所述的钢水浇铸是在中间包温度为1542℃，拉速为0.6m/min，二冷比水量为0.45L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将钢水浇铸成断面320mm×410mm的矩形坯；

所述的H型钢加热是将生产的矩形钢坯冷装送入步进梁式加热炉进行加热，加热温度为1280℃，加热时间为195分钟，钢坯出炉温度为1215℃；

所述的H型钢除鳞是将出炉后的钢坯通过高压水除磷去除表面氧化铁皮，高压水除磷时，同时对钢坯上下左右四个面进行高压喷水1.6秒钟，压力控制为20MPa，高压水除磷后钢坯温度控制为1200℃；

所述的预成型是将除磷后的320mm×410mm钢坯经输送辊道运送到BD两辊可逆开坯轧机轧制，进行7道次的往复轧制，开轧温度为1150℃，轧件轧制出口速度控制为2.0m/s；

所述的翼缘外侧选择性冷却是在飞剪前辊道上按轧制方向均匀布置六组冷却水喷头，每组喷头间隔500mm，冷却长度为3000mm；采用压力为0.4MPa、流量为500 m³/ h的冷却水对粗轧件进行两边翼缘外侧选择性冷却，减小翼缘和腹板间的温度差异。冷却前轧件翼缘温度为1050℃，腹板温度为990℃，翼缘和腹板温度差异为60℃；冷却后轧件翼缘温度为1040℃，腹板温度为990℃，翼缘和腹板温度差异为50℃；

所述的精轧是将翼缘冷却后的轧件，由辊道运送经飞剪切头、切尾后，进10机架万能精轧机进行轧制，轧机第1、2、3、4、5、7、8、10机架为水平两辊轧机，第6、9机架为轧边机，精轧出口速度控制为4.5 m/s，出精轧温度控制为980℃；

所述的R角选择性冷却是将精轧后的轧件进行R角选择性冷却，冷却方式如下：在精轧后辊道上沿轧制方向均匀布置六组气雾冷却喷嘴，每组间隔500mm，气雾冷却总长度为3米，采用压力为0.6MPa、流量为20m³/h的压缩空气，压力为0.4MPa，流量700m³/h的冷却水，形成混合水气雾，对精轧后的成品H型钢轧件R角部位进行选择性强制冷却，减小R角部位和翼缘、腹板之间的温度差异；

所述的自然冷却是通过输送辊道将H型钢运送上齿条步进式冷床(长126m，宽26m)进行自然冷却，冷却时间为120分钟，轧件出冷床温度50℃；

所述的矫直是将将H型钢由辊道运送进入10辊矫直机进行矫直，采用大压下一次塑性变形的矫直工艺，即2#辊最大压下量16.5mm，3#、4#、5#辊压下量较小进行恢复的矫直工艺进行矫直，矫直辊宽度比H型钢小1mm，矫直辊圆角半径比H型钢R角半径大2mm，矫直速度1m/s，矫直后即得到抗震耐腐蚀高性能H294×200×8×12 热轧H型钢。

其屈服强度Rel 为460MPa，抗拉强度Rm为 630MPa，伸长率A为26.5 %，V型冲击功Akv为82J，浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.40 g.m^-2.h^-1；强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好。

实施例3

所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.15 wt%、Si 0.50 wt%、Mn 1.35 wt%、Ti 0.050 wt%、Cr 0.20 wt%、Cu 0.50 wt%、B 0.0040 wt%、S 0.014 wt% 、P 0.033 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；经下列工序加工，钢坯断面：320mm×410mm：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 4.5wt%、Si 0.60wt%、Mn 0.60wt% 、P 0.200wt%、S 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.40wt%、Si 0.60 wt%、Mn 0.60 wt% 、P 0.045wt%、S 0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 4.0wt%、Si 0.80 wt%、Mn 0.70 wt% 、P 0.120wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，并按3.4kg/t钢的量同时加入铜板(化学成分Cu 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)，之后进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.07wt%，出钢温度1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰进行渣洗，石灰的加入量为：4.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40NL/min；

所述的脱氧合金化是将冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按20.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.0kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按0.8kg/t钢的量，加入Al含量为50.0wt%的铝铁；按3.0 kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 30.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

所述的钢水LF炉精炼是将出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.5kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为7.5；之后将钢水温度加热至1590℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.5m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于10分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

所述的钢水浇铸是在中间包温度为1530℃，拉速为0.5m/min，二冷比水量为0.4L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将钢水浇铸成断面320mm×410mm的矩形坯；

所述的H型钢加热是将将生产的矩形钢坯冷装送入步进梁式加热炉进行加热，加热温度为1295℃，加热时间为240分钟，钢坯出炉温度为1205℃；

所述的H型钢除鳞是将出炉后的钢坯通过高压水除磷去除表面氧化铁皮，高压水除磷时，同时对钢坯上下左右四个面进行高压喷水1.6秒钟，压力控制为18MPa，高压水除磷后钢坯温度控制为1190℃；

所述的预成型是将除磷后的320mm×410mm钢坯经输送辊道运送到BD两辊可逆开坯轧机轧制，进行9道次的往复轧制，开轧温度为1135℃，轧件轧制出口速度控制为3.2m/s；

所述的翼缘外侧选择性冷却是在飞剪前辊道上按轧制方向均匀布置六组冷却水喷头，每组喷头间隔500mm，冷却长度为3000mm；采用压力为0.33MPa、流量为410 m³/ h的冷却水对粗轧件进行两边翼缘外侧选择性冷却，减小翼缘和腹板间的温度差异。冷却前轧件翼缘温度为1062℃，腹板温度为1000℃，翼缘和腹板温度差异为62℃；冷却后轧件翼缘温度为1050℃，腹板温度为995℃，翼缘和腹板温度差异为55℃；

所述的精轧是将翼缘冷却后的轧件，由辊道运送经飞剪切头、切尾后，进10机架万能精轧机进行轧制，轧机第1、2、3、4、5、7、8、10机架为水平两辊轧机，第6、9机架为轧边机，精轧出口速度控制为4.5 m/s，出精轧温度控制为1003℃；

所述的R角选择性冷却是将精轧后的轧件进行R角选择性冷却，冷却方式如下：在精轧后辊道上沿轧制方向均匀布置六组气雾冷却喷嘴，每组间隔500mm，气雾冷却总长度为3米，采用压力为0.53MPa、流量为18m³/h的压缩空气，压力为0.3MPa，流量400m³/h的冷却水，形成混合水气雾，对精轧后的成品H型钢轧件R角部位进行选择性强制冷却，减小R角部位和翼缘、腹板之间的温度差异；

所述的自然冷却是通过输送辊道将H型钢运送上齿条步进式冷床(长126m，宽26m)进行自然冷却，冷却时间为100分钟，轧件出冷床温度74℃；

所述的矫直是将将H型钢由辊道运送进入10辊矫直机进行矫直，采用大压下一次塑性变形的矫直工艺，即2#辊最大压下量12.55mm，3#、4#、5#辊压下量较小进行恢复的矫直工艺进行矫直，矫直辊宽度比H型钢小2mm，矫直辊圆角半径比H型钢R角半径大2mm，矫直速度3.5m/s，矫直后即得到抗震耐腐蚀高性能H350×175×7×11 热轧H型钢。

其屈服强度Rel 为480MPa，抗拉强度Rm为650MPa，伸长率A为24.5 %，V型冲击功Akv为70J，浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.35 g.m^-2.h^-1；强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好。

本发明的工作原理和工作过程：

本发明采用Ti微合金化工艺，控制Cu、Cr、B等含量，在降低合金成本的同时优化性能配置提高和稳定型钢抗震性和耐候性，轧制时采用中间和轧后水冷进一步优化H型钢组织性能，H型钢断面温度均匀，组织细密，内部应力小，表面质量高，焊接性能好。采用此工艺生产的H型钢，强度高，抗震性能优异，耐腐蚀，耐候性好。

Claims (9)

1.一种抗震耐腐蚀高性能H型钢，其特征是：所述的H型钢组成按重量百分比计为C 0.10～0.15 wt%、Si 0.25～0.50 wt%、Mn 1.00～1.35 wt%、Ti 0.030~0.050 wt%、Cr  0.10~0.20  wt%、Cu  0.30~0.50 wt%、B  0.0020~0.0040  wt%、S≤0.020 wt% 、P≤0.035 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的H型钢通过加热、除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序制得高度、宽度、腹板厚度、翼缘厚度断面几何尺寸分别为400~294mm×200~175mm×7~8mm×11~13mm的H型钢。

2.根据权利要求1所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢，其特征是：所述的H型钢具有以下特性：屈服强度Rel 420～480MPa、抗拉强度Rm 580～650 MPa、伸长率A>24.0 %、V型冲击功Akv≥70J、浓度0.5%NaCl盐雾腐蚀率小于0.50 g.m^-2.h^-1。

3.一种权利要求1或2中所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯除鳞、预成型、翼缘外侧选择性冷却、精轧、R角选择性冷却、自然冷却、在线检测、矫直工序，其特征是：具体包括下列工序步骤：

A、钢水冶炼：将铁水(化学成分C 4.0-4.5wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.35-0.60wt% 、P 0.100-0.200wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.20-0.40wt%、Si 0.30-0.60 wt%、Mn 0.30-0.60 wt% 、P 0.030-0.045wt%、S 0.025-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.0-4.0wt%、Si 0.50-0.80 wt%、Mn 0.40-0.70 wt% 、P 0.090-0.120wt%、S 0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，并按3.4kg/t钢的量同时加入铜板(化学成分Cu 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)，之后进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.04～0.07wt%，出钢温度小于1680℃；出钢前向钢包底部加入石灰进行渣洗，石灰的加入量为：4.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～40NL/min；

B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按15.0～20.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.5～3.0kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按0.8～1.2kg/t钢的量，加入Al含量为50.0wt%的铝铁；按1.2～3.0 kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6 wt%，C 7.6 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5～2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 30.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 16.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(15～30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰2.5～4.5kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5～7.5；之后将钢水温度加热至1590～1605℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.5m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于10分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

D、钢水浇铸：在中间包温度为1530～1545℃，拉速为0.5～0.7m/min，二冷比水量为0.4～0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面320mm×410mm的矩形坯；

E、钢坯加热：将矩形钢坯冷装送入加热炉进行加热，加热温度为1250~1300℃，加热时间为150~240分钟，钢坯出炉温度为1200~1220℃；

F、钢坯除鳞：出炉后的钢坯通过高压水除鳞去除表面氧化铁皮，高压水除鳞时，同时对钢坯上下左右四个面进行高压喷水1.2~2.0秒钟，压力控制为15~20MPa，高压水除鳞后钢坯温度控制为1180~1200℃；

G、预成型：将除鳞后的钢坯经输送辊道运送到BD两辊可逆开坯轧机轧制，根据矩型坯规格的不同，进行5~9道次的往复轧制，开轧温度为1100℃~1150℃，轧件轧制出口速度控制为1.5～4.0m/s；

H、翼缘外侧选择性冷却：在飞剪前辊道上按轧制方向均匀布置六组冷却水喷头，每组喷头间隔500mm，冷却长度为3000mm；采用压力为0.2~0.4MPa、流量为150~500 m³/ h的冷却水对F步骤BD轧机开坯轧制的粗轧件进行两边翼缘外侧选择性冷却，减小翼缘和腹板间的温度差异；冷却前轧件翼缘温度为1050~1070℃，腹板温度为990~1010℃，翼缘和腹板温度差异为60~80℃；冷却后轧件翼缘温度为1040~1060℃，腹板温度为990~1000℃，翼缘和腹板温度差异为50℃~60℃；

I、精轧：将翼缘冷却后的轧件，由辊道运送经飞剪切头、切尾后，送入万能轧机进行精轧，精轧出口速度控制为2.5 ~4.5 m/s，出精轧温度控制为980~1020℃；

J、R角选择性冷却：将精轧后的轧件进行R角选择性冷却，冷却方式如下：在精轧后辊道上沿轧制方向均匀布置六组气雾冷却喷嘴，每组间隔500mm，气雾冷却总长度为3米，采用压力为0.4～0.6MPa、流量为15~20m ³ /h的压缩空气，压力为0.2~0.4MPa，流量150~700m³/h的冷却水，形成混合水气雾，对精

轧后的成品H型钢轧件R角部位进行选择性强制冷却，减小R角部位和翼缘、腹板之间的温度差异；

K、自然冷却：通过输送辊道将H型钢运送上齿条步进式冷床(长126m，宽26m)进行自然冷却，冷却时间为100~120分钟，轧件出冷床温度≤80℃；

L、在线检测：成品轧件经输出辊道送至型材轮廓仪进行外形尺寸精度检测；

M、矫直：将H型钢由辊道运送进入10辊矫直机进行矫直，采用大压下一次塑性变形的矫直工艺，即2#辊压下量最大，3#、4#、5#辊压下量较小进行恢复的矫直工艺进行矫直，矫直辊宽度比H型钢小1~2mm，矫直辊圆角半径比H型钢R角半径大2~3mm，矫直速度1~5m/s，然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得抗震耐腐蚀高性能H型钢。

4.如权利要求3所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，其特征是：所述的矫直辊的外圆角半径R大于H型钢成品r角半径1.5~2.5mm，即R=r+1.5~2.5，以避免H型钢的r角微裂纹。

5.如权利要求3所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，其特征是：所述的H型钢加热通过侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉来完成。

6.如权利要求3所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，其特征是：所述的除鳞高压水箱的长度为1.1~1.5m。

7.如权利要求3所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，其特征是：所述的开坯轧机为二辊可逆开坯轧机，轧制道次为9道，平均压下量Δh=35mm。

8.如权利要求3所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，其特征是：所述的精轧机为10机架万能连轧机，总轧制道次为 10道，每机架1道。

9.如权利要求3所述的抗震耐腐蚀高性能H型钢的加工方法，其特征是：所述的在线检测采用的型材轮廓仪为激光轮廓仪。

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