CN112517639A - 一种450MPa含Nb高强合金钢的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种450MPa含Nb高强合金钢的制造方法，其碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，t2≤30mm时CEV≤0.47；30mm＜t2≤40mm时CEV≤0.49；t2＞40mm时CEV≤0.49，其中t2为厚度；铸坯的加热温度为1200‑1250℃，保温时间1‑6小时，粗轧温度1000‑1100℃，精轧温度920‑960℃，终轧温度850‑900℃，两段轧制总压下量≥75％。本发明制备的含Nb高强合金钢具有厚壁、高强度、高韧性的特性。
Description
技术领域
本发明属于合金钢新材料加工领域，涉及Nb合金及钒氮合金化设计及钢材热轧工艺，尤其涉及一种450MPa含Nb高强合金钢的制造方法。
背景技术
高强度厚壁H型钢桩主要用于制作多层框架柱、门式钢架柱以及平台柱等，在承受重荷载高大建筑结构中以拼接组合方式形成局部稳定截面，以确保整体高强度、高刚度工程的需要。用其制作的结构主要应用于浅海及沼泽地带的房屋建筑体系、深基坑支护体系等工民建领域。
随着城市建筑施工空间日益狭小，深基坑H型钢支护体系得到迅速发展。建造高楼大厦深基坑设计、施工，对高强度钢桩钢结构的要求也越来越高。
目前国内450MPa级高强度厚规格钢桩主要采用添加钒氮合金来提高钢的强度，其代表成分为：C0.16％-0.20％，Mn1.35％-1.50％，Si0.35％-0.50％，P≤0.015％，S≤0.02％，V0.10％-0.13％，N0.01％-0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。该种成分设计的优点；优点是产品强度性能稳定，生产可操作性强；缺点是钒氮合金成本高，钢材的冲击韧性偏低。
本发明的难点一：强度高、低温韧性高，良好的强韧性匹配。本发明的难点二：厚壁、成品钢桩腹板厚度为15mm-44mm。
发明内容
本发明的目的是提供一种450MPa含Nb高强合金钢的制造方法，制备的含Nb高强合金钢具有厚壁、高强度、高韧性的特性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种450MPa含Nb高强合金钢的制造方法，其成分控制范围按重量百分比的化学成分含量为合：C0.16％-0.20％，Mn1.35％-1.50％，Si0.35％-0.50％，P≤0.015％，S≤0.02％，Nb0.06％-0.065％，V0.04％-0.05％，N0.01％-0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质；
碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，t2≤30mm时CEV≤0.47；30mm＜t2≤40mm时CEV≤0.49；t2＞40mm时CEV≤0.49，其中t2为厚度；
铸坯的加热温度为1200-1250℃，保温时间1-6小时，粗轧温度1000-1100℃，精轧温度920-960℃，终轧温度850-900℃，两段轧制总压下量≥75％。
进一步的，将拟轧制的铸坯放入加热炉，铸坯按重量百分比的化学成分为:C0.17％，Mn1.39％，Si0.42％，P0.008％，S0.012％，Nb0.065％，V0.045％，N0.0177％，余量为Fe和不可避免的杂质；
铸坯厚度为95mm，加热温度1228℃，保温时间1.5小时；将加热好的铸坯送入粗轧机进行轧制，粗轧温度1027℃；粗轧道次压下量为30％，然后将粗轧后的板坯送入精轧机工位进行轧制，精轧温度950℃，终轧温度899℃,精轧的道次压下量为15％；两段轧制总压下量为78.9％；精轧后钢板的厚度为20mm。
进一步的，将拟轧制的铸坯放入加热炉，铸坯按重量百分比的化学成分为:C0.20％，Mn1.49％，Si0.42％，P0.009％，S0.008％，Nb0.065％，V0.05％，N0.0180％，余量为Fe和不可避免的杂质；
铸坯厚度为95mm，加热温度1228℃，保温时间1.5小时；将加热好的铸坯送入粗轧机进行轧制，粗轧温度1027℃；粗轧道次压下量为30％，然后将粗轧后的板坯送入精轧机工位进行轧制，精轧温度950℃，终轧温度899℃,精轧的道次压下量为15％；两段轧制总压下量为81.1％；精轧后钢板的厚度为18mm。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
成品厚度为15-25mm，且由此工艺生产的产品具有优良的力学性能，抗拉强度达440-480MPa，屈服强度630-660MPa，延伸率22-26％。
本发明突出优点是热轧钢材不仅具有高强度高塑性，而且还可以通过合金的复合添加来替代和减少单一合金元素的加入量，节约成本。实现材料领域的环境友好型、资源节约型生产发展模式。
具体实施方式
一种高铌合金及钒氮合金复合添加高强度钢材的制造方法，包括冶炼工艺和轧制工艺，该钢具有厚壁、高强度、高韧性的特性。
成分控制范围
450MPa级H型钢钢桩(重量百分比)化学成分含量应符合：C0.16％-0.20％，Mn1.35％-1.50％，Si0.35％-0.50％，P≤0.015％，S≤0.02％，Nb0.06％-0.065％，V0.04％-0.05％，N0.01％-0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
碳当量
碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，t2≤30mm时CEV≤0.47；30mm＜t2≤40mm时CEV≤0.49；t2＞40mm时CEV≤0.49，其中t2为钢桩翼板厚度。
规格
本专利涉及3种厚壁规格的生产技术，见表1。
表1H型钢桩厚壁规格
加热制度
铸坯的加热温度1200-1250℃，保温时间1-6小时，粗轧温度1000-1100℃，精轧温度920-960℃，终轧温度850-900℃，两段轧制总压下量≥75％。
以下结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
将拟轧制的铸坯放入加热炉，铸坯的(重量百分比)化学成分为:C0.17％，Mn1.39％，Si0.42％，P0.008％，S0.012％，Nb0.065％，V0.045％，N0.0177％，余量为Fe和不可避免的杂质。
铸坯厚度为95mm，加热温度1228℃，保温时间1.5小时。将加热好的铸坯送入粗轧机进行轧制，粗轧温度1027℃。粗轧道次压下量为30％，然后将粗轧后的板坯送入精轧机工位进行轧制，精轧温度950℃，终轧温度899℃,精轧的道次压下量为15％。两段轧制总压下量为78.9％。精轧后钢板的厚度为20mm，其力学性能检测值见表2。
表2力学性能值
实施例2
将拟轧制的铸坯放入加热炉，铸坯的(重量百分比)化学成分为:C0.20％，Mn1.49％，Si0.42％，P0.009％，S0.008％，Nb0.065％，V0.05％，N0.0180％，余量为Fe和不可避免的杂质。
铸坯厚度为95mm，加热温度1228℃，保温时间1.5小时。将加热好的铸坯送入粗轧机进行轧制，粗轧温度1027℃。粗轧道次压下量为30％，然后将粗轧后的板坯送入精轧机工位进行轧制，精轧温度950℃，终轧温度899℃,精轧的道次压下量为15％。两段轧制总压下量为81.1％。精轧后钢板的厚度为18mm，其力学性能检测值见表3。
表3力学性能值
本发明的优点是：
本发明突出优点是热轧钢材不仅具有高强度高塑性，而且还可以通过合金的复合添加来替代和减少单一合金元素的加入量，节约成本。实现材料领域的环境友好型、资源节约型生产发展模式。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种450MPa含Nb高强合金钢的制造方法，其特征在于，其成分控制范围按重量百分比的化学成分含量为合：C 0.16％-0.20％，Mn 1.35％-1.50％，Si 0.35％-0.50％，P≤0.015％，S≤0.02％，Nb 0.06％-0.065％，V 0.04％-0.05％，N 0.01％-0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质；
碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，t2≤30mm时CEV≤0.47；30mm＜t2≤40mm时CEV≤0.49；t2＞40mm时CEV≤0.49，其中t2为厚度；
铸坯的加热温度为1200-1250℃，保温时间1-6小时，粗轧温度1000-1100℃，精轧温度920-960℃，终轧温度850-900℃，两段轧制总压下量≥75％。
2.根据权利要求1所述的450MPa含Nb高强合金钢的制造方法，其特征在于，将拟轧制的铸坯放入加热炉，铸坯按重量百分比的化学成分为:C 0.17％，Mn 1.39％，Si 0.42％，P0.008％，S 0.012％，Nb 0.065％，V 0.045％，N 0.0177％，余量为Fe和不可避免的杂质；
铸坯厚度为95mm，加热温度1228℃，保温时间1.5小时；将加热好的铸坯送入粗轧机进行轧制，粗轧温度1027℃；粗轧道次压下量为30％，然后将粗轧后的板坯送入精轧机工位进行轧制，精轧温度950℃，终轧温度899℃,精轧的道次压下量为15％；两段轧制总压下量为78.9％；精轧后钢板的厚度为20mm。
3.根据权利要求1所述的450MPa含Nb高强合金钢的制造方法，其特征在于，将拟轧制的铸坯放入加热炉，铸坯按重量百分比的化学成分为:C 0.20％，Mn 1.49％，Si 0.42％，P0.009％，S 0.008％，Nb 0.065％，V 0.05％，N 0.0180％，余量为Fe和不可避免的杂质；
铸坯厚度为95mm，加热温度1228℃，保温时间1.5小时；将加热好的铸坯送入粗轧机进行轧制，粗轧温度1027℃；粗轧道次压下量为30％，然后将粗轧后的板坯送入精轧机工位进行轧制，精轧温度950℃，终轧温度899℃,精轧的道次压下量为15％；两段轧制总压下量为81.1％；精轧后钢板的厚度为18mm。
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