CN107034424A

CN107034424A - 一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法

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Publication number: CN107034424A
Application number: CN201710149670.3A
Authority: CN
Inventors: 付常伟; 韩蕾蕾
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: CN107034424B

Abstract

本发明涉及冶金技术，具体地，本发明涉及一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法。本发明所述的700MPa级高强度热轧H型钢，其化学成分按重量百分数计包括：C：0.05％～0.10％、Si：0.20％～0.50％、Mn：1.30％～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.008％，Cu：0.32％～0.50％，Cr：0.70％～0.90，Ni：0.32％～0.50％，Nb：0.20％～0.30％，V：0.45％～0.60％，其余包括铁和微量杂质。本发明主要通过成分设计，结合控制加热和轧制，同时利用快速冷却，实现700MPa级高强度热轧H型钢生产。本发明所述产品力学性能良好，屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于800MPa。本发明所述制备方法，与传统高强度钢相比，产品生产过程中不需要进行在线和轧后热处理，因此生产工序少，生产成本较低。

Description

一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术，具体地，本发明涉及一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法。

背景技术

随着建筑用热轧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，建筑用热轧H型钢强度最高仅为460MPa，为满足重载需求，只能通过增加热轧H型钢的厚度，以确保钢构件的稳定性，导致钢构件自重过大，限制了热轧H型钢的应用。

700MPa级高强度热轧H型钢主要应用于需要承载较高载荷的各种构件中。此钢材具有较高的强度，可承载更高载荷，从而提高钢构自身重量。同时，产品一次热轧成型，不需热处理，不需焊接，生产工序短，成本较低，且可提高整体钢结构的综合性能。

近年来，国内高强度钢板生产技术日渐成熟，已经形成规模化生产，但是受热轧H型钢生产的特殊性，在热轧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，限制了高强度热轧H型钢的生产，严重制约了我国建筑用高强度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，实现高强度热轧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

本发明主要针对高强度热轧H型钢在成分、冶炼及轧制过程中的问题，提供了一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法，本发明的力学性能良好，屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于800MPa。

本发明的700MPa级高强度热轧H型钢，其化学成分按重量百分数计包括：C：0.05％～0.10％、Si：0.20％～0.50％、Mn：1.30％～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.008％，Cu：0.32％～0.50％，Cr：0.70％～0.90，Ni：0.32％～0.50％，Nb：0.20％～0.30％，V：0.45％～0.60％，其余包括铁和微量杂质。

本发明成分设计方面以低碳+多元素合金化为主，具体如下：通过低碳控制避开包晶钢裂纹敏感区域，降低近终型异型坯腹板裂纹发生机率，同时可提高钢材的韧性；通过低硫磷控制，降低夹杂物水平，提高钢材性能稳定性；通过添加Cr、Ni淬透性元素，为后期实现低冷速条件下形成贝氏体组织提供基础；通过添加Nb、V细化晶粒元素，结合热轧过程控制，实现热轧后的组织细化，进一步提高产品的强度和韧性。

本发明还提供了上述热轧H型钢的制备方法，所述制备方法主要包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、近终型异型坯连铸、轧制等，具体包括以下步骤：

1)铁水预脱硫：入炉铁水砷含量小于80ppm；脱硫后铁水中的硫含量≤0.008wt％；

2)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉冶炼；

3)LF精炼：全程底吹氩搅拌，精炼软吹时间≥12分钟；出站钢中[O]<10ppm；

4)近终型异型坯连铸：全程保护浇注；

5)轧制。

根据本发明所述的制备方法，其中优选地，在转炉冶炼步骤中，在放钢中过程加入硅钙钡3.0-3.5kg/吨钢脱氧。因近终型异型坯具有腹板厚度仅为90mm，为避免连铸水口出现“套眼”，导致连铸生产不连续，因此不能采用铝脱氧。

根据本发明所述的制备方法，其中优选地，在转炉冶炼步骤中，采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁和铌铁进行合金化，合金成分按中限控制，即按合金(Si、Mn、Cu、Cr、Ni、Nb、V等成分)范围值的平均值控制；铜粒、镍板随炉料加入，其余合金在钢水出至四分之一时分批加入，在钢水出至四分之三时加完。

根据本发明所述的制备方法，其中优选地，LF精炼过程中采用全程底吹氩搅拌，保证夹杂物上浮，降低钢中夹杂物含量，保证精炼软吹时间≥12分钟；出站前，进行定氧，确保钢中[O]<10ppm。

根据本发明所述的制备方法，其中优选地，在连铸步骤中，使用全程保护浇注。

进一步优选地，在连铸步骤中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，液相线温度为1508～1520℃，中间包过热度按20～25℃控制，铸坯规格为750mm×370mm×90mm，拉速为0.7～1.0m/min。

根据本发明所述的制备方法，其中优选地，在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1250～1300℃，铸坯在炉时间为180～240min；终轧温度在翼缘外侧为780～810℃，轧材在冷床上自然冷却，轧件间距1500～2000mm，轧材的规格为H588×300×12×20(mm)。

采用本发明生产的产品平均晶粒度8.5级，组织以珠光体+铁素体+粒状贝氏体为主，同时，为保证产品具有较好的韧性和强度，粒状贝氏体占比20％～30％(体积分数)。进一步地，本发明生产的产品，珠光体占比15％～25％(体积分数)，铁素体占比45％～65％(体积分数)。

本发明主要通过成分设计，结合控制加热和轧制，同时利用快速冷却，实现700MPa级高强度热轧H型钢生产。本发明所述产品力学性能良好，屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于800MPa。本发明所述制备方法，与传统高强度钢相比，产品生产过程中不需要进行在线和轧后热处理，因此生产工序少，生产成本较低。

本发明技术方案同目前型钢及生产方法比较，其具体特点在于：

1、该产品具有高强度特点，可提高建筑物的承载能力，在承载能力不变时，可降低钢构件自重。

2、工艺控制简单，合金回收率稳定，轧制工序采用高温快烧，低温控轧，实现轧后晶粒细化，可进一步提高轧件强度。

3、简化工序流程，轧后不控冷且不需进行热处理，完成700MPa级高强度热轧H型钢的成分设计及生产，生产工序少，生产成本低。

4、通过成分设计和工艺调整，解决了原有炼钢、轧钢设备工艺老化，难以适应高强度热轧H型钢产品生产的难题，为实现普碳型钢生产线向高强度H型钢生产线转变奠定基础。

5、本发明的力学性能良好，屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于800MPa。

附图说明

图1为实施例1的轧材组织图，放大倍数200倍。

图2为实施例1的轧材组织图，放大倍数500倍。

图3为实施例2的轧材组织图，放大倍数200倍。

图4为实施例2的轧材组织图，放大倍数500倍。

图5为实施例3的轧材组织图，放大倍数200倍。

图6为实施例3的轧材组织图，放大倍数500倍。

具体实施方式

根据本发明实施例，700MPa级高强度热轧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)、近终型异型坯全保护连铸、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700MPa级高强度热轧H型钢的制备方法中，连铸过程采用全保护浇铸。

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→近终型异型坯全保护连铸→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，入炉铁水砷含量小于80ppm；脱硫后铁水中的硫含量≤0.008wt％。

(2)转炉冶炼：在放钢中过程加入硅钙钡3.0～3.5kg/吨钢脱氧。采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁与铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；铜粒、镍板随炉料加入，其余合金在钢水出至四分之一时分批加入，在钢水出至四分之三时加完。

(3)连铸：使用全程保护浇注，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，液相线温度为1519℃，中间包过热度按20～25℃控制，铸坯规格为750mm×370mm×90mm，拉速为0.7～1.0m/min。

(4)轧制：加热炉的均热温度为1250～1300℃，铸坯在炉时间为180～240min。终轧温度在翼缘外侧为800℃，轧材在冷床上自然冷却，轧件间距1500～2000mm，轧材的规格为H588×300×12×20。

(7)钢的化学成分重量百分比见表1，轧材平均晶粒度、金相组织和力学性能记录表见表2，轧材金相组织见图1-图6。

表1钢的化学成分重量百分比％

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cu	Cr	Ni	Nb	V
											1	0.05	0.50	1.60	0.020	0.004	0.45	0.86	0.50	0.028	0.55
2	0.06	0.35	1.30	0.018	0.008	0.50	0.70	0.46	0.020	0.60
											3	0.10	0.20	1.52	0.015	0.007	0.32	0.90	0.30	0.030	0.45

表2轧材力学性能记录表

综上所述，实施例中钢材屈服强度为705～730MPa，抗拉强度810-830MPa，延伸率15.5-18.0％，

实施例1-3通过低碳+高合金的成分设计，冶炼和热轧工序关键工艺点控制，实现700MPa级热轧H型钢生产。钢材的组织组织构成和晶粒度基本一致，组织构成均以珠光体+铁素体+粒状贝氏体为主，其中粒状贝氏体占比20％～30％，平均晶粒度均为8.5级，产品屈服强度为705～730MPa，抗拉强度810-830MPa，延伸率15.5-18.0％，各项性能均高于GB/T1591-2008中690MPa级钢(20mm试样厚度时，屈服强度≥670MPa，抗拉强度770～940MPa，延伸率≥14.0％)的要求。

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

1.一种700MPa级高强度热轧H型钢，其特征在于，所述热轧H型钢的化学成分按重量百分数计包括：C：0.05％～0.10％、Si：0.20％～0.50％、Mn：1.30％～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.008％，Cu：0.32％～0.50％，Cr：0.70％～0.90，Ni：0.32％～0.50％，Nb：0.20％～0.30％，V：0.45％～0.60％，其余包括铁和微量杂质。

2.根据权利要求1所述的热轧H型钢，其特征在于，所述热轧H型钢的组织包括：占比20％～30％的粒状贝氏体，占比15％～25％的珠光体和占比45％～65％的铁素体。

3.一种权利要求1或2所述热轧H型钢的制备方法，包括以下步骤：

2)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉冶炼；

4)近终型异型坯连铸：全程保护浇注；

5)轧制。

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，在放钢中过程加入硅钙钡3.0-3.5kg/吨钢脱氧。

5.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，采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁和铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；铜粒、镍板随炉料加入，其余合金在钢水出至四分之一时分批加入，在钢水出至四分之三时加完。

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，使用全程保护浇注。

7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，在连铸步骤中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，液相线温度为1508～1520℃，中间包过热度按20～25℃控制，铸坯规格为750mm×370mm×90mm，拉速为0.7～1.0m/min。

8.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1250～1300℃，铸坯在炉时间为180～240min；终轧温度在翼缘外侧为780～810℃，轧材在冷床上自然冷却，轧件间距1500～2000mm，轧材的规格为H588×300×12×20。