CN104278195A - 一种345MPa级低屈强比H型钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种345MPa级低屈强比H型钢及其制备方法，所述H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.10～0.19％、Si0.18～0.40％、Mn1.20～1.55％、P≤0.035％、S≤0.030％，V0.010～0.020％，其余为铁和微量杂质。本发明主要通过优化成分设计，结合控制加热和轧制，使“吹氩直上”、高终轧温度工艺条件下生产345MPa级低屈强比H型钢成为可能，实现了该类产品的低成本生产。

Description

一种345MPa级低屈强比H型钢及其制备方法
技术领域
本发明属于低合金高强钢冶金技术领域，具体地，本发明涉及一种345MPa级低屈强比H型钢及其制备方法。
背景技术
随着建筑用H型钢使用的不断大型化，对使用的钢铁材料提出了更高的要求。目前，建筑用H型钢均无屈强比要求，当承载较大载荷时，安全性能将大幅降低。低屈强比H型钢主要应用于具有抗震要求的建筑、桥梁、电站设备、水利、能源、化工、起重运输机械及其他较高抗震要求的钢结构。低屈强比H型钢具有较低的屈强比，可有效吸收变形载荷，从而提高钢结构在极端环境下的安全性能。同时，产品一次热轧成型，不需焊接，可提高整体钢结构的综合性能。
近年来，国内低屈强比钢板生产技术日渐成熟，已经形成规模化生产，但是受H型钢生产的特殊性，在H型钢生产过程中，连铸、轧制、轧后冷却以及轧后热处理等工序无法达到板材生产控制水平，限制了低屈强比H型钢的生产，严重制约了我国建筑用高品质H型钢的发展。因此，开发一种工艺相对简单，并易于实现稳定生产的H型钢生产方法，实现低屈强比H型钢生产，已成为我国高品质建筑用钢发展亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种345MPa级低屈强比H型钢，该H型钢的力学性能良好，屈服强度大于365MPa，抗拉强度大于546MPa，屈强比0.65～0.74。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种345MPa级低屈强比H型钢，所述钢的化学成分的重量百分数为：C 0.10～0.19％、Si 0.18～0.45％、Mn 1.20～1.55％、P≤0.035％、S≤0.030％，V 0.010～0.020％，其余为铁和微量杂质。
本发明的另一个目的在于，本发明还提供了一种345MPa级低屈强比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、矩型坯全程保护连铸、轧制，其中，1)铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.020wt％；2)转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼；3)矩型坯连铸：全程保护浇注，确保大包挂长水口开浇；4)轧制，制备的345MPa级低屈强比H型钢的化学成分的重量百分数为C 0.10～0.19％、Si 0.18～0.40％、Mn 1.20～1.55％、P≤0.035％、S≤0.030％，V 0.010～0.020％，其余为铁和微量杂质。
优选地，在转炉冶炼步骤中，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中碳锰铁、钒氮进行合金化，合金成分按中限控制；采用硅钙钡和钢芯铝脱氧，硅钙钡加入量1.5～2.0kg/t、钢芯铝加入量0.1～0.2kg/t；出钢过程中加入炉渣改质剂0.9～1.1kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
优选地，在连铸步骤中，中间包烘烤温度为1050～1150℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，
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1510～1513℃，中间包过热度按20～25℃控制，铸坯规格为240mm×375mm，拉速为0.6～0.9m/min。
优选地，在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1250～1280℃，铸坯在炉时间为90～120min，开轧温度在翼缘外侧为1100～1190℃，终轧温度在翼缘外侧为1050～1100℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H294×200×8×12。
本发明主要针对低屈强比H型钢在成分、冶炼及轧制过程中的问题，提供了一种345MPa级低屈强比H型钢及其制备方法。
本发明主要通过优化成分设计，结合控制加热和轧制，使“吹氩直上”、高终轧温度工艺条件下生产345MPa级低屈强比H型钢成为可能，实现了该类产品的低成本生产。
根据本发明实施例，345MPa级低屈强比H型钢的制备方法包括脱硫、转炉冶炼(例如，60吨顶底复吹转炉冶炼)、矩型坯全保护连铸、轧制(例如，1-7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345MPa级低屈强比H型钢的制备方法中，连铸过程采用长水口全程保护浇铸。
本发明未提及的工序，均可采用现有技术。
同现有技术比较，本发明技术方案的特点在于：
1.该产品具有低屈强比特点，可有效增强其变形吸收能力，可提高建筑物在极限动载荷下的安全性能。
2.不需进行精炼处理，简化炼钢工序流程，工艺控制简单，合金回收率稳定，轧制工序采用高温快烧，终轧温度较高，可有效降低轧机负荷，提高生产效率。
3.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345MPa级低屈强比H型钢的连续稳定生产。
4.仅添加微量钒氮合金，轧后不控冷且不需进行热处理，完成345MPa级低屈强比H型钢的成分设计及生产，降低生产成本。
5.通过成分调整，解决了原有炼钢、轧钢设备工艺老化，难以适应高附加值H型钢产品生产的难题，为实现普碳型钢生产线向高强度专用H型钢生产线转变奠定基础。
6.本发明的力学性能良好，屈服强度大于365MPa，抗拉强度大于546MPa，屈强比0.65～0.74。
附图说明
图1为本发明H型钢制备流程图。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但不限于此。
实施例1-3钢的化学成分按照表1进行配比。
表1：钢的化学成分重量百分比(％)
实施例 C Si Mn P S V
1 0.12 0.18 1.20 0.014 0.008 0.010
2 0.10 0.35 1.43 0.025 0.015 0.016
3 0.19 0.40 1.55 0.035 0.030 0.020
如图1所示，一种345MPa级低屈强比H型钢的制备方法为：铁水预脱硫→转炉冶炼→矩型坯全保护连铸→1-7轧机布置型式生产线轧制→检验入库。
实施例1
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≤0.030wt％。
2)转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中碳锰铁、钒氮进行合金化，合金成分按中限控制；采用硅钙钡和钢芯铝脱氧，硅钙钡加入量1.5kg/t钢、钢芯铝加入量0.1kg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂0.9kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
3)连铸：全程保护浇注，大包长水口开浇，中间包烘烤温度为1050℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，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1kg/t钢，液相线温度为1510℃，中间包过热度按20℃控制，铸坯规格为240mm×375mm，拉速为0.6m/min。
4)轧制：加热炉的均热温度为1250℃，铸坯在炉时间为120min，开轧温度在翼缘外侧为1100℃，终轧温度在翼缘外侧为1050℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H294×200×8×12。
实施例2
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≤0.030wt％。
2)转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中碳锰铁、钒氮进行合金化，合金成分按中限控制；采用硅钙钡和钢芯铝脱氧，硅钙钡加入量2.0kg/t钢、钢芯铝加入量0.2kg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂1.0kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
3)连铸：全程保护浇注，大包长水口开浇，中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，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1.5kg/t钢，液相线温度为1512℃，中间包过热度按25℃控制，铸坯规格为240mm×375mm，拉速为0.9m/min。
4)轧制：加热炉的均热温度为1280℃，铸坯在炉时间为90min。开轧温度在翼缘外侧为1170℃，终轧温度在翼缘外侧为1080℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H294×200×8×12。
实施例3
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≤0.030wt％。
2)转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中碳锰铁、钒氮进行合金化，合金成分按中限控制；采用硅钙钡和钢芯铝脱氧，硅钙钡加入量1.8kg/t钢、钢芯铝加入量0.15kg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂1.1kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
3)连铸：全程保护浇注，大包长水口开浇，中间包烘烤温度为1190℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，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1.3kg/t钢，液相线温度为1513℃，中间包过热度按23℃控制，铸坯规格为240mm×375mm，拉速为0.7m/min。
4)轧制：加热炉的均热温度为1260℃，铸坯在炉时间为100min。开轧温度在翼缘外侧为1190℃，终轧温度在翼缘外侧为1100℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H294×200×8×12。
性能测试
采用常规方法对实施例1-3所制得的H型钢进行测试，结果如表2所示。
表2：轧材力学性能记录表
由表2可以看出，本发明的力学性能良好，屈服强度大于365MPa，抗拉强度大于546MPa，屈强比0.65～0.74。
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 (5)

1.一种345MPa级低屈强比H型钢，其特征在于，所述钢的化学成分的重量百分数为：C 0.10～0.19％、Si 0.18～0.40％、Mn 1.20～1.55％、P≤0.035％、S≤0.030％，V 0.010～0.020％，其余为铁和微量杂质。
2.一种345MPa级低屈强比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、矩型坯连铸、轧制，其中，
1)铁水预脱硫：脱硫后铁水中的硫含量为≤0.030wt％；
2)转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼；
3)矩型坯连铸：全程保护浇注，大包挂长水口开浇。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在转炉冶炼步骤中，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅锰、中碳锰铁、钒氮进行合金化，合金成分按中限控制；采用硅钙钡和钢芯铝脱氧，硅钙钡加入量1.5～2.0kg/t、钢芯铝加入量0.1～0.2kg/t；出钢过程中加入炉渣改质剂0.9～1.1kg/t钢，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。
4.根据权利要求2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1050～1150℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，
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1510～1513℃，中间包过热度按20～25℃控制，拉速为0.6～0.9m/min。
5.根据权利要求2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1250～1280℃，铸坯在炉时间为90～120min，开轧温度在翼缘外侧为1100～1190℃，终轧温度在翼缘外侧为1050～1100℃，轧材在冷床自然冷却。
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