CN110578090A - 一种屈服强度500MPa级热轧H型钢及生产方法 - Google Patents

一种屈服强度500MPa级热轧H型钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种屈服强度500MPa级热轧H型钢及生产方法。其重量百分比计其化学组分及含量为：C0.05～0.07％，Si0.30～0.40％，Mn1.40～1.55％，P≤0.020％，S≤0.010％，V0.06～0.07％，Nb0.045～0.055％，Mo0.05～0.10％，H≤0.0002％，N≤0.008％，Alt0.020～0.040％，其余为Fe及微量残余元素。生产方法步骤包括坯料加热、开坯轧制、万能轧制、轧后采用弱水冷却。本发明生产的H型钢冷弯性能良好、焊接性能优异。

Description

一种屈服强度500MPa级热轧H型钢及生产方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及一种屈服强度500MPa级热轧H型钢及生产方法。
背景技术
随着国内桥梁向大跨度、轻量化发展，桥梁构件构造多采用钢混组合梁。桥梁钢在使用过程中，不仅要求具有良好的力学性能，而且要求具有优异的焊接性能。热轧H型钢截面模数大、力学性能好、重量轻等优点，正广泛应用于桥梁钢结构构造，且与同类焊接H型钢相比，不仅内部组织性能优越、成本低，而且能够承受更强的动载荷冲击。越来越多的桥梁企业在桥梁结构制造中使用热轧H型钢，以降低整桥的建造成本，因此桥梁结构用热轧H型钢具有广阔的市场前景。
专利公开号为CN101403075A，名称为“一种屈服强度为460Mpa的桥梁用宽厚钢板及制备方法”的专利文献，该专利公布了一种屈服强度为460Mpa的桥梁用宽厚钢板及制备方法。属于低合金宽厚板制备技术领域。化学成分按质量百分数为：C：0.05～0.09，Si：0.25～0.45，Mn：1.20～1.40，Nb：0.035～0.045，Ti：0.010～0.020，Cu：0.20～0.30，Cr：0.25～0.55，Ni：0.25～0.30，余量为Fe；钢板厚度为10～50mm，沿横断面的金相组织为铁素体+贝氏体组织，晶粒度为9.5～11级，采用的控轧控冷生产工艺。该桥梁用宽厚钢板中合金种类较多，合金含量较大，产品的经济性较差。另外该专利仅局限于桥梁结构用热轧板材的开发与生产，与采用异型坯生产的H型钢在生产工艺方面存在较大差异，该专利产品屈服强度在460MPa左右，达不到屈服强度Q500级桥梁结构用热轧H型钢的强度要求，另外合金中Cu的含量较高，对钢的焊接性能不利。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种屈服强度500MPa级热轧H型钢及生产方法，克服现有桥梁结构用热轧H型钢强度不够，焊接性能不高的缺陷，本发明热轧H型钢中添加V、Nb进行微合金化，在轧制生产过程中采用控制轧制+轧后弱冷技术，提高了钢强度和韧性。采用该生产工艺后，钢的铁素体组织得到细化，使得强度和韧度得到明显提高，同时具有优异的焊接性能。
本发明采用的技术方案是：
一种屈服强度500MPa级热轧H型钢，以重量百分比计其化学组分及含量为：C0.05～0.07％，Si0.30～0.40％，Mn1.40～1.55％，P≤0.020％，S≤0.010％，V0.06～0.07％，Nb0.045～0.055％，Mo0.05～0.10％，H≤0.0002％，N≤0.008％，Alt0.020～0.040％，其余为Fe及微量残余元素。
碳含量增加能够屈服点和抗拉强度升高，但是塑性和冲击性能降低；硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，但硅含量增加，会降低钢的焊接性能。锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能提高钢的韧性，且有较高的强度和硬度，但锰含量增加，会降低焊接性能。磷是有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。硫是有害元素，使钢产生热脆性，轧制时易造成裂纹，对焊接性能也不利。钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，能提高钢的机械性能。微量N能与V、Nb等形成化合物，能提高钢的强度，提高低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。铝是钢中常用的脱氧剂。
一种屈服强度500MPa级热轧H型钢的生产方法，步骤包括：
A、坯料加热：异型坯在加热炉内的加热温度1200～1250℃，在炉时间30min～35min；
B、开坯轧制：开轧温度1100～1200℃，终轧温度≥980℃，本阶段压缩比1.45-1.55；
C、万能轧制：开轧温度≥950℃，终轧温度800～845℃，本阶段压缩比3.0-3.25；
D、轧后采用弱水冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度800～830℃，终水冷后温度650～730℃，冷却速度10～15℃/s。
所述步骤B中终轧温度为980℃-1050℃；
所述步骤C中开轧温度为950℃-980℃；
本发明桥梁结构用热轧H型钢，屈服强度超过500MPa，抗拉强度超过630MPa，断后伸长率超过18％，-40℃KV2型冲击功均值不低于120J，冷弯性能良好。对该产品进行埋弧焊接试验，焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压30V，焊接速度23m/h，焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为340℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在120～135℃，焊前不预热、焊后不进行热处理。结果显示：焊缝ReL≥505MPa、Rm≥630MPa，延伸率A≥20％，焊缝接头热影响区-40℃低温冲击功KV2≥120J，完全满足了新一代大跨度桥梁制造技术指标要求，产品焊接性能优异。
具体实施方式
本发明实施例1-4热轧H型钢的化学成分见表1，规格H630×200×15×20mm。
表1实施案例钢的化学成分(wt％)
编号 C Si Mn P S V Nb Mo H N Alt
1 0.061 0.33 1.45 0.015 0.006 0.062 0.046 0.06 0.0002 0.006 0.026
2 0.065 0.35 1.43 0.017 0.008 0.061 0.049 0.08 0.0002 0.005 0.025
3 0.059 0.39 1.50 0.018 0.005 0.066 0.046 0.07 0.0002 0.007 0.027
4 0.066 0.38 1.47 0.015 0.007 0.062 0.048 0.09 0.0002 0.008 0.030
实施例1
屈服强度500MPa级热轧H型钢的生产方法，步骤为：异型坯经加热炉加热至1230℃，在炉时间30min；开坯机轧制阶段开轧温度1165℃，终轧温度为986℃，本阶段压缩比为1.53；万能轧机轧制阶段开轧温度958℃，终轧温度817℃，本阶段压缩比为3.19。轧后采用弱水冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度807℃，终水冷后温度691℃，冷却速度12℃/s。
对生产出的热轧H型钢进行力学性能测试，测试结果：抗拉强度646MPa、屈服强度513MPa、延伸率26％、-40℃纵向V型冲击功121J，各项性能符合GB/T714-2015的要求。对该产品进行埋弧焊接试验，焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压30V，焊接速度23m/h，焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为340℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在118～135℃，焊前不预热、焊后不进行热处理。结果显示：焊缝ReL＝515MPa、Rm＝635MPa，延伸率A＝27％，焊缝接头热影响区-40℃低温冲击功KV2＝123J。
实施例2
屈服强度500MPa级热轧H型钢的生产方法，步骤为：异型坯经加热炉加热至1235℃；在炉时间32min；开坯机轧制阶段开轧温度1175℃，终轧温度为987℃，本阶段压缩比为1.52；万能轧机轧制阶段开轧温度953℃，终轧温度810℃，本阶段压缩比为3.15。轧后采用弱水冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度803℃，终水冷后温度683℃，冷却速度13℃/s。
对生产出的热轧H型钢进行力学性能测试，测试结果：抗拉强度642MPa、屈服强度520MPa、延伸率22.0％、-40℃纵向V型冲击功126J，各项性能符合GB/T714-2015的要求。对该产品进行埋弧焊接试验，焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压30V，焊接速度23m/h，焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为340℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在118～135℃，焊前不预热、焊后不进行热处理。结果显示：焊缝ReL＝521MPa、Rm＝642MPa，延伸率A＝21％，焊缝接头热影响区-40℃低温冲击功KV2＝120J。
实施例3
屈服强度500MPa级热轧H型钢的生产方法，步骤为：异型坯经加热炉加热至1232℃；在炉时间33min；开坯机轧制阶段开轧温度1191℃，终轧温度为1000℃，本阶段压缩比为1.50；万能轧机轧制阶段开轧温度964℃终轧温度831℃，本阶段压缩比为3.2。轧后采用弱水冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度800℃，终水冷后温度675℃，冷却速度13℃/s。
对生产出的热轧H型钢进行力学性能测试，测试结果：抗拉强度641MPa、屈服强度512MPa、延伸率25％、-40℃纵向V型冲击功131J，各项性能符合GB/T714-2015的要求。对该产品进行埋弧焊接试验，焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压30V，焊接速度23m/h，焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为340℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在118～135℃，焊前不预热、焊后不进行热处理。结果显示：焊缝ReL＝506MPa、Rm＝633MPa(这里的强度值与前面描述的“焊缝ReL≥515MPa、Rm≥635MPa”不符)，延伸率A＝26％，焊缝接头热影响区-40℃低温冲击功KV2＝134J。
实施例4
屈服强度500MPa级热轧H型钢的生产方法，步骤为：异型坯经加热炉加热至1238℃；在炉时间31min开坯机轧制阶段开轧温度1188℃，终轧温度为994℃，本阶段压缩比为1.51；万能轧机轧制阶段开轧温度961℃，终轧温度843℃，本阶段压缩比为3.18。轧后采用弱水冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度810℃，终水冷后温度676℃，冷却速度13℃/s。
对生产出的热轧H型钢进行力学性能测试，测试结果：抗拉强度648MPa、屈服强度524MPa、延伸率27％、-40℃纵向V型冲击功137J，各项性能符合GB/T714-2015的要求。对该产品进行埋弧焊接试验，焊接工艺参数为：焊接电流700A，焊接电压30V，焊接速度23m/h，焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为340℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在118～135℃，焊前不预热、焊后不进行热处理。结果显示：焊缝ReL＝522MPa、Rm＝648MPa，延伸率A＝31％，焊缝接头热影响区-40℃低温冲击功KV2＝136J。
由实施例1-4生产出的热轧H型钢的性能测试结果表明，本发明热轧H型钢具有良好的力学性能及焊接性能。

Claims (4)

1.一种屈服强度500MPa级热轧H型钢，以重量百分比计其化学组分及含量为：C0.05～0.07％，Si0.30～0.40％，Mn1.40～1.55％，P≤0.020％，S≤0.010％，V0.06～0.07％，Nb0.045～0.055％，Mo0.05～0.10％，H≤0.0002％，N≤0.008％，Alt0.020～0.040％，其余为Fe及微量残余元素。
2.一种屈服强度500MPa级热轧H型钢的生产方法，步骤包括：
A、坯料加热：异型坯在加热炉内的加热温度1200～1250℃，在炉时间30min～35min；
B、开坯轧制：开轧温度1100～1200℃，终轧温度≥980℃，本阶段压缩比1.45-1.55；
C、万能轧制：开轧温度≥950℃，终轧温度800～845℃，本阶段压缩比3.0-3.25；
D、轧后采用弱水冷却，H型钢翼缘部分的开冷温度800～830℃，终水冷后温度650～730℃，冷却速度10～15℃/s。
3.如权利要求2所述的生产方法，其特征在于：所述步骤B中终轧温度为980℃-1050℃。
4.如权利要求2所述的生产方法，其特征在于：所述步骤C中开轧温度为950℃-980℃。
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