CN107099735B - 一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧h型钢及其制备方法 - Google Patents

一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧h型钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢及其制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫；B、钢水冶炼；C、脱氧合金化；D、钢水LF炉精炼；E、钢水浇铸；F、钢坯加热；G、钢坯轧制；H、轧后快速冷却；I、轧后自然冷却；J、H型钢精整。本发明的热轧H型钢具有高强度、显微组织均匀细密、耐候等优点，在冶炼过程中添加V、Nb微合金可以细化组织晶粒提高强度的同时有效提高钢材的韧塑性，添加Cu、Ni、Cr有效提高耐大气环境腐蚀性。

Description

一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢 及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料生产技术领域，具体涉及一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢及其制备方法。
背景技术
随着中国高速电气化铁路的蓬勃发展，高速电气化铁路的运行速度已超过200Km/h,运营里程超过1.9万公里，2015年跃升为世界第一。 接触网是高速电气化铁路的供电设备，随着高速电气化运行速度的提高，对接触网主要支撑构件的支柱的要求日益严格，不仅要保证力学性能的安全可靠，还要防腐耐蚀，在支柱的强度、挠度、冲击韧性、耐候性等方面提出极高要求。H型钢是经济断面钢材，具有强度高、冲击韧性高、耐蚀、耐候、容量大等特性，是电气化铁路接触网支柱的理想用材，在英国、法国、日本等电气化高速铁路上得到广泛应用，中国电气化高速铁路接触网支柱用H型钢也得到迅速推广应用。
目前国内虽然有部分电气化铁路接触网支柱用H型钢的专利和论文研究报道，但钢的强度及冲击韧性、耐候性较低。现有技术中公开有免镀锌电气化铁路接触网支柱用H型钢，但是此种H型钢屈服强度362～368MPa，抗拉强度423～431MPa，强度等级较低不适应强度要求更高的部分接触网支柱用H型钢。目前国内尚无本发明所采用的化学成分、生产工艺制备钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢的研究报道，也无本发明所生产的接触网支柱用热轧H型钢工艺力学性能、夹杂物的研究报道。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢，本发明的第二目的在于提供一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.07-0.11wt%、Si 0.15-0.25wt%、Cr0.20-0.25wt%、Mn 0.25-0.40wt%、Cu 0.40-0.60wt%、Ni 0.20-0.30wt%、V 0.015-0.030wt%、Nb 0.020-0.030wt%、S≤0.015wt%、P≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实验的，包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2500~2800mm，按10.0～12.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；得到预处理后的铁水；
B、钢水冶炼：将A步骤960kg/t钢的预处理后的铁水、80kg/t钢的精废钢、75kg/t钢的生铁、3.7-5.7kg/t钢的铜板、1.8-2.9kg/t钢的镍板加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为40～50kg/t钢，白云石加入量为15～20kg/t钢，菱镁球加入量为2.0～4.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.04wt%，出钢温度为1630～1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，精炼渣加入量1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20-40NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→中碳铬铁→钒氮合金、铌铁，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0.6～1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁合金：Al 63.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.5～4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si17.2wt%，Ca 10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.6～5.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.0～3.9kg/t钢的量，加入下列质量比的中碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15～0.36kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.1 wt%，C 4.2 wt%，N 14.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30～0.46kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb 65.4 wt%，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；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量20～30NL/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4.0～6.0kg/t钢、精炼渣1.0kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸0.4-0.7 kg/t钢调整钢液成分，控制钢水氧活度≤8ppm；之后将钢水温度加热至1590～1600℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
E、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1540～1550℃，拉速为0.9～1.0m/min，结晶器水量为220m3/h，二冷比水量为0.4～0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将D步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯；
F、钢坯加热：将E步骤矩形断面钢坯送入步进式连续加热炉加热至1200～1320℃；
G、钢坯轧制：将F步骤钢坯送入高压水除磷机，清除氧化皮后送入两辊BD轧机进行往复轧制，开轧温度1150～1210℃，其后送入10架万能轧机进行连续轧制，万能轧机开轧温度960～1020℃，终轧温度900～980℃；
H、轧后快速冷却：将G步骤H型钢送入冷却装置进行快速冷却处理，冷却水温度15～28℃，H型钢由895～980℃快速冷却至682～725℃，冷却速度43～51℃/s；
I、轧后自然冷却：将H步骤H型钢送入120米齿条式步进冷床进行自然长尺冷却，H型钢长度96～117m，冷却开始温度693～714℃，冷却终了温度83～123℃，冷却速度2.4～2.6℃/s；
J、H型钢精整：将I步骤长尺H型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，定尺剪切，打包称重后，即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的热轧H型钢具有高强度、显微组织均匀细密、耐候等优点，在冶炼过程中添加V、Nb微合金可以细化组织晶粒提高强度的同时有效提高钢材的韧塑性，添加Cu、Ni、Cr有效提高耐大气环境腐蚀性。
2、本发明提供了一种高强度、高冲击韧性、耐候的电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢及其制备方法，在炼钢环节冶炼时加入V、Nb微合金充分发挥析出强化和细化晶粒作用提高强韧性性能；C、Mn含量低降低钢材碳单量，改善焊接性能；添加适量Cu、Ni、Cr，同时降低S、P含量提高钢材耐候性，轧钢采用万能轧机连续轧制，轧后控制冷却，长尺自然冷却，长尺连续矫直，确保H型钢均匀稳定的组织形态，高精度的外形尺寸。
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换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.07-0.11wt%、Si 0.15-0.25wt%、Cr 0.20-0.25wt%、Mn0.25-0.40wt%、Cu 0.40-0.60wt%、Ni 0.20-0.30wt%、V 0.015-0.030wt%、Nb 0.020-0.030wt%、S≤0.015wt%、P≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
所述的钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢具有如下工艺力学性能：屈服强度ReL：390-420MPa，抗拉强度Rm：450-550MPa，断后伸长率A≥32.0%，0℃冲击功KU2≥60J。
本发明所述的钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢的制备方法，包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2500~2800mm，按10.0～12.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；得到预处理后的铁水；
B、钢水冶炼：将A步骤960kg/t钢的预处理后的铁水、80kg/t钢的精废钢、75kg/t钢的生铁、3.7-5.7kg/t钢的铜板、1.8-2.9kg/t钢的镍板加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为40～50kg/t钢，白云石加入量为15～20kg/t钢，菱镁球加入量为2.0～4.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.04wt%，出钢温度为1630～1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，精炼渣加入量1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20-40NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→中碳铬铁→钒氮合金、铌铁，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0.6～1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁合金：Al 63.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.5～4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si17.2wt%，Ca 10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.6～5.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.0～3.9kg/t钢的量，加入下列质量比的中碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15～0.36kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V78.1 wt%，C 4.2 wt%，N 14.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30～0.46kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb 65.4 wt%，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；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量20～30NL/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4.0～6.0kg/t钢、精炼渣1.0kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸0.4-0.7 kg/t钢调整钢液成分，控制钢水氧活度≤8ppm；之后将钢水温度加热至1590～1600℃进行软吹氩处理，采用流量为20～30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
E、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1540～1550℃，拉速为0.9～1.0m/min，结晶器水量为220m3/h，二冷比水量为0.4～0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将D步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯；
F、钢坯加热：将E步骤矩形断面钢坯送入步进式连续加热炉加热至1200～1320℃；
G、钢坯轧制：将F步骤钢坯送入高压水除磷机，清除氧化皮后送入两辊BD轧机进行往复轧制，开轧温度1150～1210℃，其后送入10架万能轧机进行连续轧制，万能轧机开轧温度960～1020℃，终轧温度900～980℃；
H、轧后快速冷却：将G步骤H型钢送入冷却装置进行快速冷却处理，冷却水温度15～28℃，H型钢由895～980℃快速冷却至682～725℃，冷却速度43～51℃/s；
I、轧后自然冷却：将H步骤H型钢送入120米齿条式步进冷床进行自然长尺冷却，H型钢长度96～117m，冷却开始温度693～714℃，冷却终了温度83～123℃，冷却速度2.4～2.6℃/s；
J、H型钢精整：将I步骤长尺H型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，定尺剪切，打包称重后，即得。
步骤A中所述的高炉铁水的化学成分为C 4.0-4.3wt%、Si 0.25-0.50wt%、Mn0.30-0.50wt% 、P 0.070-0.090wt%、S≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤A中所述的预处理后的铁水的化学成分为：C 4.0-4.3wt%、Si 0.25-0.50wt%、Mn 0.30-0.50wt% 、P 0.070-0.090wt%、S≤0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤B中所述的精废钢的化学成分为C 0.12-0.18wt%、Si 0.12-0.30wt%、Mn0.35-0.60 wt% 、P0.018-0.035wt%、S 0.015-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤B中所述的生铁的化学成分为C 3.2-3.8wt%、Si 0.30-0.50 wt%、Mn 0.30-0.50wt% 、P 0.065-0.085wt%、S 0.010-0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤B中所述的铜板的化学成分为Cu 99.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的镍板的化学成分为Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物
实施例1
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.0wt%、Si 0.25wt%、Mn 0.30wt% 、P0.090wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2500mm，按10.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.0wt%、Si 0.25wt%、Mn 0.30wt% 、P 0.090wt%、S 0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤960kg/t钢的预处理脱硫铁水(化学成分C 4.0wt%、Si0.25wt%、Mn 0.30wt% 、P 0.090wt%、S 0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t钢的精废钢(化学成分C 0.12wt%、Si 0.12wt%、Mn 0.35wt% 、P 0.035wt%、S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、75kg/t钢的优质生铁(化学成分C 3.2wt%、Si 0.30 wt%、Mn0.30wt% 、P 0.085wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、3.7kg/t钢的铜板(Cu99.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、1.8kg/t钢的镍板(Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为40kg/t钢，白云石加入量为15kg/t钢，菱镁球加入量为2.0kg/t钢，控制终点碳含量0.04wt%，出钢温度为1630℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，精炼渣加入量1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→中碳铬铁→钒氮合金、铌铁，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0.6kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁合金：Al 63.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si 17.2wt%，Ca10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的中碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 78.1 wt%，C 4.2 wt%，N14.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb 65.4 wt%，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。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/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4.0kg/t钢、精炼渣1.0 kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸0.4 kg/t钢调整钢液成分，控制钢水氧活度8ppm；之后将钢水温度加热至1600℃进行软吹氩处理，采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
E、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1550℃，拉速为1.0m/min，结晶器水量为220m3/h，二冷比水量为0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将D步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯。
F、钢坯加热：将E步骤钢坯送入步进式连续加热炉加热，加热温度1280℃。
G、钢坯轧制：将F步骤断面320×410mm钢坯送入高压水除磷机，清除氧化皮后送入两辊BD轧机进行往复轧制，开轧温度1176℃，其后送入10机架万能轧机进行连续轧制，万能轧机开轧温度976℃，终轧温度915℃，最终轧制成H294×200×8×12热轧H型钢。
H、轧后快速冷却：将G步骤H294×200×8×12型钢送入冷却装置进行快速冷却处理，冷却水温度22℃，H型钢由915℃快速冷却至691℃，冷却速度44.8℃/s。
I、轧后自然冷却：将H步骤H型钢送入120米齿条式步进冷床进行自然长尺冷却，H型钢长度96.3m，冷却开始温度702℃，冷却终了温度97℃，冷却速度2.52℃/s。
J、H型钢精整：将I步骤长尺H型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，定尺剪切，打包称重后得到含钒耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢，该钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.07wt%、Si 0.15wt%、Cr 0.20wt%、Mn 0.25wt%、Cu 0.40wt%、Ni 0.20wt%、V0.015wt%、Nb 0.020wt%、S 0.015wt%、P 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例提供的钒铌微合金化电气化铁路接触网支柱用H型钢工艺力学性能如下：屈服强度ReL: 390MPa，抗拉强度Rm: 450MPa，断后伸长率A 42.0%， 0℃冲击功KU296J。实施例2
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.2wt%、Si 0.38wt%、Mn 0.40wt% 、P0.080wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2600mm，按11.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.2wt%、Si 0.38wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.080wt%、S0.006wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤960kg/t钢的预处理脱硫铁水(化学成分C 4.2wt%、Si0.38wt%、Mn 0.40wt% 、P0.080wt%、S 0.006wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t钢的精废钢(化学成分C 0.16wt%、Si 0.20wt%、Mn 0.48 wt% 、P 0.026wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、75kg/t钢的优质生铁(化学成分C 3.6wt%、Si 0.40wt%、Mn0.40wt% 、P 0.075wt%、S 0.018wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、4.9kg/t钢的铜板(Cu99.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、2.3kg/t钢的镍板(Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为45kg/t钢，白云石加入量为18kg/t钢，菱镁球加入量为3.0kg/t钢，控制终点碳含量0.06wt%，出钢温度为1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，精炼渣加入量1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→中碳铬铁→钒氮合金、铌铁，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0.9kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁合金：Al 63.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si 17.2wt%，Ca10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.9kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.4kg/t钢的量，加入下列质量比的中碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.25kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 78.1 wt%，C 4.2 wt%，N14.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.39kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb 65.4 wt%，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。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(25NL/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5.0kg/t钢、精炼渣1.0 kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.8；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸0.6 kg/t钢调整钢液成分，控制钢水氧活度6ppm；之后将钢水温度加热至1595℃进行软吹氩处理，采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
E、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1545℃，拉速为0.9m/min，结晶器水量为220m3/h，二冷比水量为0.4L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将D步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯。
F、钢坯加热：将E步骤钢坯送入步进式连续加热炉加热，加热温度1307℃。
G、钢坯轧制：将F步骤断面320×410mm钢坯送入高压水除磷机，清除氧化皮后送入两辊BD轧机进行往复轧制，开轧温度1206℃，其后送入10机架万能轧机进行连续轧制，万能轧机开轧温度1013℃，终轧温度971℃，最终轧制成H300×150×6.5×9热轧H型钢。
H、轧后快速冷却：将G步骤H300×150×6.5×9型钢送入冷却装置进行快速冷却处理，冷却水温度20℃，H型钢由976℃快速冷却至725℃，冷却速度50.2℃/s。
I、轧后自然冷却：将H步骤H型钢送入120米齿条式步进冷床进行自然长尺冷却，H型钢长度117.2m，冷却开始温度713℃，冷却终了温度113℃，冷却速度2.5℃/s
J、H型钢精整：将I步骤长尺H型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，定尺剪切，打包称重后得到含钒耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢，该钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.09wt%、Si 0.20wt%、Cr 0.22wt%、Mn 0.32wt%、Cu 0.50wt%、Ni 0.25wt%、V0.022wt%、Nb 0.025wt%、S 0.012wt%、P 0.013wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明提供的钒铌微合金化电气化铁路接触网支柱用H型钢工艺力学性能如下：屈服强度ReL: 405MPa，抗拉强度Rm: 485MPa，断后伸长率A 38.0%，0℃冲击功KU275J。
实施例3
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.3wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.50wt% 、P0.070wt%、S 0.018wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2800mm，按12.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.3wt%、Si0.50wt%、Mn 0.50wt% 、P 0.070wt%、S0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤960kg/t钢的预处理脱硫铁水(化学成分C 4.3wt%、Si0.50wt%、Mn 0.50wt% 、P 0.070wt%、S 0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t钢的精废钢(化学成分C 0.18wt%、Si 0.30 wt%、Mn 0.60 wt% 、P0.018wt%、S 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、75kg/t钢的优质生铁(化学成分C 3.8wt%、Si 0.50 wt%、Mn0.50wt% 、P 0.065wt%、S 0.010wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、5.7kg/t钢的铜板(Cu99.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、2.3kg/t钢的镍板(Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为50kg/t钢，白云石加入量为20kg/t钢，菱镁球加入量为4.0kg/t钢，控制终点碳含量0.07wt%，出钢温度为1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，精炼渣加入量1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→中碳铬铁→钒氮合金、铌铁，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1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁合金：Al 63.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si 17.2wt%，Ca10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.9kg/t钢的量，加入下列质量比的中碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.36kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 78.1 wt%，C 4.2 wt%，N14.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.46kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb 65.4 wt%，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。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至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6.0kg/t钢、精炼渣1.0 kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸0.7 kg/t钢调整钢液成分，控制钢水氧活度6ppm；之后将钢水温度加热至1590℃进行软吹氩处理，采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
E、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1540℃，拉速为0.9m/min，结晶器水量为220m3/h，二冷比水量为0.4L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将D步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯。
F、钢坯加热：将E步骤钢坯送入步进式连续加热炉加热，加热温度1224℃。
G、钢坯轧制：将F步骤断面230×350mm钢坯送入高压水除磷机，清除氧化皮后送入两辊BD轧机进行往复轧制，开轧温度1206℃，其后送入10机架万能轧机进行连续轧制，万能轧机开轧温度996℃，终轧温度912℃，最终轧制成H250×125×6×9热轧H型钢。
H、轧后快速冷却：将G步骤H250×125×6×9型钢送入冷却装置进行快速冷却处理，冷却水温度16℃，H型钢由895℃快速冷却至685℃，冷却速度42℃/s。
I、轧后自然冷却：将H步骤H型钢送入120米齿条式步进冷床进行自然长尺冷却，H型钢长度108.1m，冷却开始温度693℃，冷却终了温度97℃，冷却速度2.48℃/s。
J、H型钢精整：将I步骤长尺H型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，定尺剪切，打包称重后得到含钒耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢，该钢具有下列重量百分比的化学成分：C 0.11wt%、Si 0.25wt%、Cr 0.25wt%、Mn 0.40wt%、Cu 0.60wt%、Ni 0.30wt%、V0.030wt%、Nb 0.030wt%、S 0.010wt%、P 0.010wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明提供的钒铌微合金化电气化铁路接触网支柱用H型钢工艺力学性能如下：屈服强度ReL: 420MPa，抗拉强度Rm：550MPa，断后伸长率A 32.0%，0℃冲击功KU2 60J。

Claims (7)

1.一种钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢的制备方法，所述钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢具有下列重量百分比的化学成分：C0.07~0.11wt%、Si 0.15~0.25wt%、Cr 0.20~0.25wt%、Mn 0.25~0.40wt%、Cu 0.40~0.60wt%、Ni 0.20~0.30wt%、V 0.015~0.030wt%、Nb 0.020~0.030wt%、S≤0.015wt%、P≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2500~2800mm，按10.0~12.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；得到预处理后的铁水；
B、钢水冶炼：将A步骤960kg/t钢的预处理后的铁水、80kg/t钢的精废钢、75kg/t钢的生铁、3.7~5.7kg/t钢的铜板、1.8~2.9kg/t钢的镍板加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为40~50kg/t钢，白云石加入量为15~20kg/t钢，菱镁球加入量为2.0~4.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.04wt%，出钢温度为1630~1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，精炼渣加入量1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~40NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→中碳铬铁→钒氮合金、铌铁，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0.6~1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁合金：Al 63.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.5~4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si 17.2wt%，Ca10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.6~5.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按3.0~3.9kg/t钢的量，加入下列质量比的中碳铬铁：Cr 57.6wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15~0.36kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 78.1wt%，C4.2wt%，N 14.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30~0.46kg/t钢的量，加入下列质量比的铌铁合金：Nb 65.4wt%，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；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量20~30NL/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4.0~6.0kg/t钢、精炼渣1.0kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0~6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸0.4~0.7kg/t钢调整钢液成分，控制钢水氧活度≤8ppm；之后将钢水温度加热至1590~1600℃进行软吹氩处理，采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
E、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1540~1550℃，拉速为0.9~1.0m/min，结晶器水量为220m3/h，二冷比水量为0.4~0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将D步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯；
F、钢坯加热：将E步骤矩形断面钢坯送入步进式连续加热炉加热至1200~1320℃；
G、钢坯轧制：将F步骤钢坯送入高压水除磷机，清除氧化皮后送入两辊BD轧机进行往复轧制，开轧温度1150~1210℃，其后送入10架万能轧机进行连续轧制，万能轧机开轧温度960~1020℃，终轧温度900~980℃；
H、轧后快速冷却：将G步骤H型钢送入冷却装置进行快速冷却处理，冷却水温度15~28℃，H型钢由895~980℃快速冷却至682~725℃，冷却速度43~51℃/s；
I、轧后自然冷却：将H步骤H型钢送入120米齿条式步进冷床进行自然长尺冷却，H型钢长度96~117m，冷却开始温度693~714℃，冷却终了温度83~123℃，冷却速度2.4~2.6℃/s；
J、H型钢精整：将I步骤长尺H型钢通过10辊矫直机进行在线连续矫直，定尺剪切，打包称重后，即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中所述的高炉铁水的化学成分为C 4.0~4.3wt%、Si 0.25~0.50wt%、Mn 0.30~0.50wt%、P 0.070~0.090wt%、S≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中所述的预处理后的铁水的化学成分为：C 4.0~4.3wt%、Si 0.25~0.50wt%、Mn 0.30~0.50wt%、P 0.070~0.090wt%、S≤0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤B中所述的精废钢的化学成分为C0.12~0.18wt%、Si 0.12~0.30wt%、Mn 0.35~0.60wt%、P 0.018-0.035wt%、S 0.015~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤B中所述的生铁的化学成分为C3.2~3.8wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.30~0.50wt%、P 0.065~0.085wt%、S 0.010~0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤B中所述的铜板的化学成分为Cu99.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的镍板的化学成分为Ni 99.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述钒铌微合金化耐候电气化铁路接触网支柱用热轧H型钢具有如下工艺力学性能：屈服强度ReL：390~420MPa，抗拉强度Rm：450~550MPa，断后伸长率A≥32.0%，0℃冲击功KU2≥60J。
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