CN103820718B - 一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法，所述的热轧工字型钢钢坯组成按重量百分比计为C：0.10～0.16%、Si：0.15～0.30%、Mn：0.60～0.80%、Cr：0.50～0.65%、V：0.010～0.025%、B：0.0015～0.0030%，S<0.015%、P<0.020%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述的热轧工字型钢钢坯通过加热、轧制、轧后控冷、精整工序制得断面几何尺寸为I160×88×6×9.9～I220×110×7.5×12.3的热轧工字型钢，其屈服强度ReL:370～410MPa，抗拉强度Rm:550～600MPa，断后伸长率A：≥25.0%，-20℃冲击吸收能量AkV：100～120J。本发明采用在炼钢环节冶炼时加入适量硼铁和铬铁，提高钢的淬透性；加入微合金钒铁,发挥V的析出强化和细化晶粒作用。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

一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法

技术领域

本发明属于金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法。

背景技术

热轧工字钢广泛适用于建筑、桥梁、隧道、起重运输机械等领域的高载荷钢结构件，广泛的用途要求工字钢具有不同的力学性能和外形尺寸，对于用于低温环境的热轧工字钢，要求其具有较高的低温冲击功及强度和塑性指标，此类钢材非金属夹杂物少、P、S含量低。为改善钢材性能，冶炼时加入V、Nb、Ti微合金元素，细化晶粒度，产生弥散强化从而提高钢的强度和冲击韧性。同时通过合理的轧制工艺控制在保证力学性能的前提下，优化微观组织形态，提高低温冲击韧性。扩大工字钢的应用范围，提高企业经济效益。

现有技术为提高工字钢强度，采用冶炼添加微合金V、Nb、Ti实现，提高和稳定低温冲击功则采用加B工艺。中国发明专利申请CN102618781A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；中国发明专利申请CN103042028A公开一种具有稳定冲击功H型钢的轧制方法。但是，这些工艺方法都无法满足高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的制备，无法满足建筑、桥梁、隧道、起重运输机械等领域对高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的需求。为此，研制开发一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢及其加工方法是解决这一问题的关键。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢，该钢外形质量稳定，具有低温冲击韧性优异、显微组织均匀细小、强度高等优点，综合性能优异；第二目的在于提供一种轧制这种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的钢坯组成按重量百分比计为C：0.10～0.16%、Si：0.15～0.30%、Mn：0.60～0.80%、Cr：0.50～0.65%、V：0.010～0.025%、B：0.0015～0.0030%，S<0.015%、P<0.020%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢钢坯通过加热、轧制、轧后控冷、精整工序制得断面几何尺寸为I160×88×6×9.9～I220×110×7.5×12.3的热轧工字型钢。

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、钢坯轧制、轧后控冷、轧件精整工序，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 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn 0.20-0.45wt% 、P 0.070-0.130wt%、S≤0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40 wt%、Mn 0.35-0.60 wt% 、P 0.025-0.040wt%、S 0.020-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.5-4.4wt%、Si 0.45-0.70wt%、Mn 0.35-0.65wt% 、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，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1670℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50～70NL/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8.5～12.0kg/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0.2～1.5kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按8.5～11.5 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0.1～0.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/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(30～50NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位5～7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3.0～5.0kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为4.5～6.5；之后将钢水温度加热至1605～1615℃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3.0m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为30～40NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为12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1535～1550℃，拉速为1.4～1.6m/min，二冷比水量为1.1～1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用直弧形连续矫直大方坯铸机将钢水浇铸成断面230mm×230mm的大方坯；

E、钢坯加热：将钢坯冷却至室温后送入加热炉加热，加热炉四面受热，均热段炉温1260～1320℃，钢坯开轧温度1180～1230℃。

F、钢坯轧制：将加热后的钢坯送入两辊BD开坯轧机进行往复轧制，将230×230mm方坯轧制成近终断面，BD轧机轧后轧件腹板温度1050℃，翼缘端部温度1070℃；之后将轧件送入万能轧机进行连续轧制，将近终断面钢坯轧制成I160×88×6×9.9、I180×94×6.5×10.7、I200×100×7×11.4、I220×110×7.5×12.3热轧工字钢，轧后工字钢腹板温度830～900℃，腿端部温度950～1020℃；

   G、轧后控冷：将工字型钢送入冷却装置，对工字钢腿部、腰部进行冷却，冷却水水压为0.6～0.8MPa，压缩空气压力为1.0～1.5MPa，冷却水量为200～350m3/h，冷却过程中确保工字钢断面温度均匀，冷却后断面温度降至680～750℃；

H、钢材精整：将工字型钢送入120米齿条式步进冷床进行长尺冷却，自然冷却至60℃以下；之后将长尺工字型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢。

本发明采用在炼钢环节冶炼时加入适当硼铁和铬铁，提高钢的淬透性，同时沿晶偏析的硼能降低磷、硫在晶界的偏析及引起的沿晶断裂，显著提高低温冲击韧性；加入微合金钒铁, 充分发挥V的析出强化和细化晶粒作用，同时改善了钢的焊接、时效等性能；BD开坯轧机和万能精轧控制轧制及终轧后采用快速水冷工艺，控制轧件断面各部分均匀变形，均匀工字钢断面温度，充分发挥了细晶强化和相变强化作用，减少温度应力及加工硬化造成的局部应力集中，确保了工字钢的优异的外形质量和工艺力学性能，其屈服强度ReL: 370～410MPa，抗拉强度Rm: 550～600MPa，断后伸长率 A：≥25.0%，-20℃冲击吸收能量 AkV：100～120J。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。

所述的热轧工字型钢钢坯组成按重量百分比计为C：0.10～0.16%、Si：0.15～0.30%、Mn：0.60～0.80%、Cr：0.50～0.65%、V：0.010～0.025%、B：0.0015～0.0030%，S<0.015%、P<0.020%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述的热轧工字型钢钢坯通过加热、轧制、轧后控冷、精整工序制得断面几何尺寸为I160×88×6×9.9～I220×110×7.5×12.3的热轧工字型钢。

所述的热轧工字型钢具有以下特性：屈服强度ReL: 370～410MPa，抗拉强度Rm: 550～600MPa，断后伸长率 A：≥25.0%，-20℃冲击吸收能量 AkV：100～120J。

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、钢坯轧制、轧后控冷、轧件精整工序，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 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn 0.20-0.45wt% 、P 0.070-0.130wt%、S≤0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40 wt%、Mn 0.35-0.60 wt% 、P 0.025-0.040wt%、S 0.020-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.5-4.4wt%、Si 0.45-0.70 wt%、Mn 0.35-0.65 wt% 、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，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1670℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50～70NL/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8.5～12.0kg/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0.2～1.5kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按8.5～11.5 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0.1～0.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/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(30～50NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位5～7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3.0～5.0kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为4.5～6.5；之后将钢水温度加热至1605～1615℃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3.0m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为30～40NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为12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1535～1550℃，拉速为1.4～1.6m/min，二冷比水量为1.1～1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，采用直弧形连续矫直大方坯铸机将钢水浇铸成断面230mm×230mm的大方坯；

所述的钢坯加热是将钢坯冷却至室温后送入加热炉加热，加热炉四面受热，均热段炉温1260～1320℃，钢坯开轧温度1180～1230℃。

所述的钢坯轧制是将加热后的钢坯送入两辊BD开坯轧机进行往复轧制，将230×230mm方坯轧制成近终断面，BD轧机轧后轧件腹板温度1050℃，翼缘端部温度1070℃；之后将轧件送入万能轧机进行连续轧制，将近终断面钢坯轧制成I160×88×6×9.9、I180×94×6.5×10.7、I200×100×7×11.4、I220×110×7.5×12.3热轧工字钢，轧后工字钢腹板温度830～900℃，腿端部温度950～1020℃。

所述的轧后控冷是将工字型钢送入冷却装置，对工字钢腿部、腰部进行冷却，冷却水水压为0.6～0.8MPa，压缩空气压力为1.0～1.5MPa，冷却水量为200～350m³/h，冷却过程中确保工字钢断面温度均匀，冷却后断面温度降至680～750℃。

所述的钢材精整是将工字型钢送入120米齿条式步进冷床进行长尺冷却，自然冷却至60℃以下；之后将长尺工字型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢。

所述的矫直辊的外圆角半径R大于热轧工字型钢成品r角半径1.5~2.5mm，即R=r+1.5~2.5，以避免热轧工字型钢的r角微裂纹。

所述的钢坯加热通过侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉来完成。

所述的除鳞高压水箱的长度为1.1~1.5m。

所述的开坯轧机为二辊可逆开坯轧机，轧制道次为7道，平均压下量Δh=35mm。

所述的连轧机为10机架万能连轧机，总轧制道次为 10道，每机架1道。

所述的大方坯铸机为R12m，5机5流。

实施例1

所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢其钢坯组成为C：0.10%、Si：0.15%、Mn：0.60%、Cr：0.50%、V：0.010%、B：0.0015%，S 0.010%、P 0.018%，其余为Fe及不可避免的不纯物；经下列工序加工，钢坯断面：230mm×230mm：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 3.8wt%、Si 0.25wt%、Mn 0.20wt% 、P 0.070wt%、S 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C 0.15wt%、Si 0.20 wt%、Mn 0.35wt% 、P 0.025wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.5wt%、Si 0.45 wt%、Mn 0.35 wt% 、P 0.075wt%、S 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，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1665℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50NL/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8.5kg/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0.2kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按8.5kg/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0.1kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/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5～7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3.0kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为4.5；之后将钢水温度加热至1615℃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3.0m/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，软吹时间为12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1550℃，拉速为1.6m/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流大方坯铸机将钢水浇铸成断面230mm×230mm的大方坯；

所述的钢坯加热是将钢坯冷却至室温后送入步进式连续加热炉加热，加热炉四面受热，均热段炉温1285℃，钢坯开轧温度1193℃；

所述的钢坯轧制是将钢坯送入两辊BD开坯轧机进行往复轧制，将230×230mm方坯轧制成近终断面，BD轧机轧后轧件腹板温度1050℃，翼缘端部温度1070℃；之后将轧件送入10机架万能轧机进行连续轧制，将近终断面钢坯轧制成I160×88×6×9.9热轧工字钢，轧后工字钢腹板温度835℃，腿端部温度980℃；

所述的轧后控冷是将工字钢送入冷却装置，对工字钢腿部、腰部进行冷却，冷却水水压为0.6MPa，压缩空气压力为1.2MPa，冷却水量为205m³/h，冷却过程中确保工字钢断面温度均匀，冷却后断面温度降至695℃；

所述的钢材精整是将工字钢送入120米齿条式步进冷床进行长尺冷却，自然冷却至50℃；之后将长尺工字钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，即得到高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢。

其屈服强度ReL:370MPa，抗拉强度Rm: 550MPa，断后伸长率 A：29.5%，-20℃冲击功吸收能量 AkV：120J，综合性能优异。

实施例2

所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢其钢坯组成为C：0.13%、Si：0.23%、Mn：0.70%、Cr：0.60%、V：0.018%、B：0.0025%，S 0.012%、P 0.016%，其余为Fe及不可避免的不纯物；经下列工序加工，钢坯断面：230mm×230mm：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 4.2wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.35wt% 、P 0.100wt%、S 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(C 0.20wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.48 wt% 、P 0.035wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 4.1wt%、Si 0.60wt%、Mn 0.50wt% 、P 0.085wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，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0.06wt%，出钢温度1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为60NL/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10.0kg/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0.8kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按10.0kg/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0.2kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/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(40NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位5～7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4.0kg/t钢，然后加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为6.0；之后将钢水温度加热至1610℃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3.0m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为35NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为12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1540℃，拉速为1.5m/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230mm×230mm的大方坯；

所述的钢坯加热是将钢坯冷却至室温后送入步进式连续加热炉加热，加热炉四面受热，均热段炉温1293℃，钢坯开轧温度1185℃；

所述的钢坯轧制是将钢坯送入两辊BD开坯轧机进行往复轧制，将230×230mm方坯轧制成近终断面，BD轧机轧后轧件腹板温度1050℃，翼缘端部温度1070℃；之后将轧件送入10机架万能轧机进行连续轧制，将近终断面钢坯轧制成I180×94×6.5×10.7热轧工字钢，轧后工字钢腹板温度862℃，腿端部温度995℃；

所述的轧后控冷是将工字钢送入冷却装置，对工字钢腿部、腰部进行冷却，冷却水水压为0.68MPa，压缩空气压力为1.3MPa，冷却水量为230m3/h，冷却过程中确保工字钢断面温度均匀，冷却后断面温度降至690℃；

所述的钢材精整是将工字钢送入120米齿条式步进冷床进行长尺冷却，自然冷却至55℃；之后将长尺工字钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，即得到高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢。

其屈服强度ReL:390MPa，抗拉强度Rm: 580MPa，断后伸长率 A：32%，-20℃冲击功吸收能量 AkV：110J，综合性能优异。

实施例3

所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢其钢坯组成为C：0.16%、Si：0.30%、Mn：0.80%、Cr：0.65%、V：0.025%、B：0.0030%，S 0.010%、P 0.019%，其余为Fe及不可避免的不纯物；经下列工序加工，钢坯断面：230mm×230mm：

所述的钢水冶炼是将铁水(化学成分C 4.5wt%、Si 0.70wt%、Mn 0.45wt% 、P 0.130wt%、S 0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(C 0.25wt%、Si 0.40 wt%、Mn 0.60 wt% 、P 0.040wt%、S 0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 4.4wt%、Si 0.70 wt%、Mn 0.65 wt% 、P 0.100wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，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1655℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为70NL/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12.0kg/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1.5kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按11.5kg/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0.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/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(50NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位5～7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5.0kg/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3.0m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为40NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为12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1535℃，拉速为1.4m/min，二冷比水量为0.40L/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230mm×230mm的大方坯；

所述的钢坯加热是将钢坯冷却至室温后送入步进式连续加热炉加热，加热炉四面受热，均热段炉温1320℃，钢坯开轧温度1210℃；

所述的钢坯轧制是将钢坯送入两辊BD开坯轧机进行往复轧制，将230×230mm方坯轧制成近终断面，BD轧机轧后轧件腹板温度1050℃，翼缘端部温度1070℃；之后将轧件送入10机架万能轧机进行连续轧制，将近终断面钢坯轧制成I200×100×7×11.4热轧工字钢，轧后工字钢腹板温度881℃，腿端部温度1000℃；

所述的轧后控冷是将工字钢送入冷却装置，对工字钢腿部、腰部进行冷却，冷却水水压为0.8MPa，压缩空气压力为1.0MPa，冷却水量为280m3/h，冷却过程中确保工字钢断面温度均匀，冷却后断面温度降至723℃；

所述的钢材精整是将工字钢送入120米齿条式步进冷床进行长尺冷却，自然冷却至58℃；之后将长尺工字钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，即得到高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢。

其屈服强度ReL:410MPa，抗拉强度Rm: 600MPa，断后伸长率 A：25%，-20℃冲击功吸收能量 AkV：100J，综合性能优异。

Claims (7)

1. 一种高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，所述热轧工字型钢钢坯组成按重量百分比计为C：0.10~0.16%、Si：0.15~0.30%、Mn：0.60~0.80%、Cr：0.50~0.65%、V：0.010~0.025%、B：0.0015~0.0030%，S<0.015%、P<0.020%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述热轧工字型钢的钢坯通过加热、轧制、轧后控冷、精整工序制得断面几何尺寸为I160×88×6×9.9~I220×110×7.5×12.3的热轧工字型钢；其特征在于具体包括下列工序步骤：

A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入LD转炉中，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1670℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰的加入量为：3.0kg/t钢，精炼渣的加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50~70NL/min；所述铁水化学成分C 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn 0.20-0.45wt%、P 0.070-0.130wt%、S≤0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述废钢化学成分C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40wt%、Mn 0.35-0.60wt%、P 0.025-0.040wt%、S 0.020-0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述生铁化学成分C 3.5-4.4wt%、Si 0.45-0.70wt%、Mn 0.35-0.65wt%、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；

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8.5~12.0kg/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0.2~1.5kg/t钢的量，加入Si含量为73.5wt%的硅铁；按8.5~11.5kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 7.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.1~0.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钒铁：V 77.5 wt%，C 3.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/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30~50NL/min小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位5~7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3.0~5.0kg/t钢，然后加入电石1.0kg/t钢调渣，控制渣碱度为4.5~6.5；之后将钢水温度加热至1605~1615℃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3.0m/s，喂线量150m；喂线结束采用流量为30~40NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为12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1535~1550℃，拉速为1.4~1.6m/min，二冷比水量为1.1~1.3L/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直弧形连续矫直大方坯铸机将钢水浇铸成断面230mm×230mm的大方坯；

E、钢坯加热：将钢坯冷却至室温后送入加热炉加热，加热炉四面受热，均热段炉温1260~1320℃，钢坯开轧温度1180~1230℃；

F、钢坯轧制：将加热后的钢坯送入两辊BD开坯轧机进行往复轧制，将230×230mm方坯轧制成近终断面，两辊BD开坯轧机轧后轧件腹板温度1050℃，翼缘端部温度1070℃；之后将轧件送入万能轧机进行连续轧制，将近终断面钢坯轧制成I160×88×6×9.9、I180×94×6.5×10.7、I200×100×7×11.4、I220×110×7.5×12.3热轧工字钢，轧后工字钢腹板温度830~900℃，腿端部温度950~1020℃；

G、轧后控冷：将工字型钢送入冷却装置，对工字钢腿部、腰部进行冷却，冷却水水压为0.6~0.8MPa，压缩空气压力为1.0~1.5MPa，冷却水量为200~350m³/h，冷却过程中确保工字钢断面温度均匀，冷却后断面温度降至680~750℃；

H、钢材精整：将工字型钢送入120米齿条式步进冷床进行长尺冷却，自然冷却至60℃以下；之后将长尺工字型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，然后进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识及入库，即获得高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢。

2. 如权利要求1所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，其特征是：所述的热轧工字型钢具有以下特性：屈服强度ReL: 370~410MPa，抗拉强度Rm: 550~600MPa，断后伸长率 A：≥25.0%，-20℃冲击吸收能量 AkV：100~120J。

3.根据权利要求1所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，其特征是：所述10辊矫直机的矫直辊的外圆角半径R大于热轧工字型钢成品r角半径1.5~2.5mm，即R=r+1.5~2.5，以避免热轧工字型钢的r角微裂纹。

4.根据权利要求1所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，其特征是：所述的钢坯加热通过侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉来完成。

5.根据权利要求1所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，其特征是：所述的两辊BD开坯轧机为二辊可逆开坯轧机，轧制道次为7道，平均压下量Δh=35mm。

6.根据权利要求1所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，其特征是：所述的万能轧机为10机架万能连轧机，总轧制道次为 10道，每机架1道。

7.根据权利要求1所述的高强度高低温冲击韧性热轧工字型钢的加工方法，其特征是：所述的大方坯铸机为R12m，5机5流。