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