CN103589951B

CN103589951B - 大断面h型钢的生产方法

Info

Publication number: CN103589951B
Application number: CN201310533057.3A
Authority: CN
Inventors: 冯岩青; 姜德刚
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: CN103589951A

Abstract

本发明公开了一种大断面H型钢的生产方法，包括：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯表面清理、轧制H型钢和矫直。发明通过合理设计成分，只添加微合金元素V，提高了大断面H型钢的综合性能，生产工艺简单，利于推广。

Description

大断面H型钢的生产方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地说，涉及一种大断面H型钢的生产方法

背景技术

当前H型钢产能基本与国内需求平衡，开发大断面低合金高强度结构H型钢可满足用户特殊要求新钢种。这些钢种的产品效益高且市场潜力大，普通钢厂无法生产。这些产品反映企业技术实力、把握高钢级H型钢的市场，可增加市场占有率。

热轧H型钢具有节能高效、截面形状经济合理，轧制时截面上各点延伸均匀且内应力小等优点，广泛用于高层建筑、厂房搭建以及交通运输等领域。近年的消费情况统计表明，建筑用H型钢用量将呈继续上升的趋势。目前，工程上大量使用的H型钢以强度级别分别为Q235B或Q345B的普通碳素钢和C-Mn低合金钢为主。随着建筑的高层化和大跨度化，高强度H型钢的需求量将越来越大。因此开发新型具有高强度的大断面尺寸的H型钢具有重要的现实意义和经济价值。

大断面H型钢的断面尺寸一般是指HW300mm×300mm～HW1000mm×300mm的H型钢。其生产工艺和成分设计与小规格的H型钢存在差别，为保证高强大H型钢的低温冲击韧性，成分设计时需添加合金元素增加强度的同时保证低温冲击韧性，热轧时轧制力明显大于小规格H型钢。

目前国内大断面H型钢采用异型坯进行生产，异型坯铸坯质量是生产大断面H型钢最突出的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大断面H型钢的生产方法，可以生产具有优良的综合性能的大断面H型钢。

本发明的技术方案如下：

一种大断面H型钢的生产方法，包括：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯表面清理、轧制H型钢和矫直，生产得到的所述大断面H型钢的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.16～0.20％、Si0.25～0.40％、Mn1.35～1.50％、P≤0.03％、S≤0.020％、N≤0.012％、V0.10～0.20％、0.015％≤Al≤0.030％，其余为Fe和杂质。

进一步：所述转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧；所述转炉冶炼的终点控制C的质量百分含量≥0.03％，P的质量百分含量＜0.025％，S的质量百分含量≤0.05％，所述转炉冶炼的出钢温度＞1640℃。

进一步：所述LF精炼包括加热和软吹，所述LF精炼的总时间为33-63分钟，所述加热时间为23-28分钟，所述LF精炼的就位温度为1490℃-1550℃，所述LF精炼的离位温度为1583℃-1621℃，所述LF精炼的软吹时间＞10min，所述软吹采用氮氩切换，所述软吹的流量为100Ni/min。

进一步：所述异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516，钢水过热度ΔT≤30℃，拉速为0.7～1.1m/min。

进一步：所述轧制H型钢的加热炉的加热温度为1250℃～1280℃，加热炉内为弱还原性气氛，开轧温度为1180℃～1220℃，紧凑型(CompactCartridgeStands，CCS)万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机轧制速度≥4m/s，紧凑型万能轧机终轧的机前温度为880℃～950℃。

进一步：生产得到的所述大断面H型钢的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.17％、Si0.29％、Mn1.42％、P0.03％、S0.014％、N0.004％、V0.11％、Al0.025％；或者，C0.18％、Si0.37％、Mn1.41％、P0.029％、S0.02％、N0.004％、V0.12％、Al0.025％；或者，C0.17％、Si0.30％、Mn1.40％、P0.025％、S0.014％、N0.0070％、V0.12％、Al0.02％；或者，C0.16％、Si0.40％、Mn1.35％、P0.021％、S0.017％、N0.008％、V0.2％、Al0.030％；或者，C0.20％、Si0.25％、Mn1.50％、P0.027％、S0.011％、N0.008％、V0.2％、Al0.03％。

本发明的技术效果如下：

1、本发明通过合理设计成分，只添加微合金元素V，提高了大断面H型钢的综合性能，生产工艺简单，利于推广。

2、本发明的微合金元素V在大断面H型钢中起固溶强化的作用，保证了钢的冲击韧性。

3、本发明通过优化生产方法使大断面H型钢的力学性能完全满足用户使用要求，又能以最简便、高效的方法生产和制造大断面H型钢，降低了生产成本。

4、本发明生产的大断面H型钢合金含量较低，终轧温度高，减小了轧机的负荷和能耗，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的大断面H型钢的生产方法的流程图；

图2为本发明的实施例1的不同温度下的大断面H型钢的组织图，其中(a)为20℃下的组织图，(b)为0℃下的组织图，(c)为-20℃下的组织图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的大断面H型钢的生产方法的流程图，其具体步骤如下：

步骤S1：转炉冶炼

原料条件要求铁水预脱硫，P的质量百分含量≤0.120％。采用硅锰和锰铁脱氧合金化，其加入量根据具体成品的成分而定，有铝终脱氧。转炉冶炼的终点控制C的质量百分含量≥0.03％，P的质量百分含量＜0.025％，S的质量百分含量≤0.05％。转炉冶炼的出钢温度＞1640℃。

步骤S2：LF精炼

LF精炼时间为33-63分钟。LF精炼包括加热和软吹，其中，加热时间23-28min，软吹时间≥10min。LF精炼的就位温度为1490℃-1550℃，LF精炼的离位温度为1583℃-1621℃，软吹采用氮氩切换，软吹流量为100Ni/min。

LF精炼采用造白渣操作。LF精炼的末期加入钒铁。

步骤S3：异型坯连铸

采用异型坯结晶器进行拉坯。异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516℃，钢水过热度ΔT≤30℃。异型坯连铸采用恒拉速操作，拉速为0.7～1.1m/min。异型坯连铸后的铸坯采用堆垛缓冷。

步骤S4：铸坯表面清理

切取100mm-300mm厚度的铸坯进行低倍硫印检验，保证铸坯无表面质量及内部质量后再进行轧制H型钢。在铸坯进入轧制H型钢的加热炉前再次进行目测检查，挑出有结疤、裂纹或者翘皮的钢坯。

步骤S5：轧制H型钢

轧制H型钢的加热炉的加热温度为1250℃～1280℃。加热炉内为弱还原性气氛。铸坯进入BD1粗轧机前要进行高压水除磷。开轧温度为1180℃～1220℃，紧凑型万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机的轧制速度≥4m/s，紧凑型万能轧机终轧的机前温度为880℃～950℃。

步骤S6：矫直

矫直工艺采用冷矫直。

经过上述步骤，本发明得到的大断面H型钢材料的化学成分质量百分含量包括：C0.16～0.20％、Si0.25～0.40％、Mn1.35～1.50％、P≤0.03％、S≤0.020％、N≤0.012％、V0.10～0.20％、0.015％≤Al≤0.030％，其余为Fe和杂质。该大断面H型钢的材料的化学成分的质量百分含量优选为C0.17％、Si0.30％、Mn1.40％、P0.025％、S0.014％、N0.0070％、V0.12％、Al0.02％，其余为Fe和杂质。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

该实施例的生产方法依次包括150t转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯表面清理、轧制H型钢和矫直。

150t转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧。150t转炉冶炼的终点C的质量百分含量为0.06％，P的质量百分含量为0.02％，S的质量百分含量为0.04％。控制转炉冶炼的出钢温度为1650℃。

LF精炼时采用造白渣操作，LF精炼的末期加入钒铁。每100吨LF精炼钢水的配渣料及合金加入量包括：白灰401公斤、矾土201公斤、电石80公斤、无烟煤60公斤、锰铁451公斤、硅铁201公斤、钒铁130公斤。LF精炼的就位温度为1554℃，LF精炼的离位温度为1597℃，LF精炼的加热时间为27min，LF精炼的时间为63分钟。其中LF就位钢水成分的质量百分含量为C0.11％、Si0.19％、Mn1.04％、P0.03％和S0.03％；LF离位钢水成分的质量百分含量为C0.19％、Si0.30％、Mn1.4％、P0.03％、S0.01％、Al0.01％和V0.11％。精炼结束后每100吨LF精炼钢水喂硅钙线100米，使夹杂物变性，软吹时间为10分钟以保证夹杂物上浮，软吹采用氮氩切换，软吹流量为100Ni/min。

采用异型坯结晶器进行拉坯。异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516℃。异型坯连铸的浇注温度为1575℃，连铸过热度控制为15～30℃，拉速为1.0m/min。铸造后的钢坯堆垛缓冷。

切取100mm-300mm厚度的铸坯进行低倍硫印检验，从连铸坯的低倍组织和硫印结果来看，异型坯组织较均匀，整个断面夹杂物分布较均匀。炼钢厂保证钢坯无表面质量及内部质量后发送至轧钢厂。轧钢厂在铸坯入加热炉前再次进行目测检查，有结疤、裂纹、翘皮的钢坯挑出。

轧制H型钢的加热炉的加热温度为1250℃。加热炉内为弱还原性气氛。钢坯进入BD1粗轧机前进行高压水除磷，轧制的开轧温度为1200℃，CCS万能轧机的机架进行8道次轧制，轧制速度≥4m/s，CCS终轧的机前温度为930℃。

将轧制后的H型钢矫直得到成品。

上述方法得到的大断面H型钢的化学成分的质量百分含量为：C0.17％、Si0.29％、Mn1.42％、P0.03％、S0.014％、N0.004％、V0.11％、Al0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。

该生产方法得到的产品的力学性能见表1。如图2所示，为本发明的实施例1的不同温度下的大断面H型钢的组织图。从金相组织可以看出热轧态的H型钢组织为珠光体+铁素体，随温度的降低冲击值降低，该钢的韧脆转变温度为-20℃。

实施例2

150t转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧。150t转炉冶炼的转炉终点的C的质量百分含量为0.09％，P的质量百分含量为0.020％，S的质量百分含量为0.04％。控制转炉冶炼的出钢温度为1650℃。

LF精炼时采用造白渣操作，LF精炼的末期加入钒铁。每100吨LF精炼钢水的配渣料及合金加入量包括：白灰401公斤、矾土203公斤、电石80公斤、无烟煤20公斤、锰铁371公斤、硅铁201公斤、钒铁70公斤。LF精炼的就位温度为1524℃，LF精炼的离位温度为1583℃，加热时间为27min，LF精炼时间为36分钟。其中LF就位钢水成分的质量百分含量为C0.14％、Si0.16％、Mn1.08％、P0.03％、S0.03％；LF离位钢水成分的质量百分含量为C0.17％、Si0.35％、Mn1.39％、P0.03％、S0.02％、Al0.01％、V0.12％。LF精炼结束后每100吨LF精炼钢水喂硅钙线100米使夹杂物变性，软吹时间为10分钟以保证夹杂物上浮，软吹采用氮氩切换，软吹流量为100Ni/min。

采用异型坯结晶器进行拉坯。异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516℃。异型坯连铸时的浇注温度为1575℃，连铸过热度控制在15～30℃，拉速为0.7m/min。异型坯连铸后的铸坯堆垛缓冷。

切取100mm-300mm厚度的铸坯进行低倍硫印检验。炼钢厂保证钢坯无表面质量及内部质量后发送至轧钢厂。轧钢厂在铸坯入加热炉前再次进行目测检查，有结疤、裂纹、翘皮的钢坯挑出。

轧制H型钢的加热炉的加热温度为1250℃。加热炉内为弱还原性气氛，钢坯进入BD1粗轧机前进行高压水除磷，轧制开轧温度为1200℃，CCS万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机轧制速度≥4m/s，CCS终轧的机前温度为930℃。

将轧制后的H型钢矫直得到成品。

上述方法得到的大断面H型钢的化学成分的质量百分含量为：C0.18％、Si0.37％、Mn1.41％、P0.029％、S0.02％、N0.004％、V0.12％、Al0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。

该生产方法得到的产品的力学性能见表1。

实施例3

150t转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧。150t转炉冶炼的转炉终点的C的质量百分含量为0.05％，P的质量百分含量为0.01％，S的质量百分含量为0.03％。控制转炉冶炼的出钢温度为1650℃。

LF精炼时采用造白渣操作，LF精炼的末期加入钒铁。每100吨LF精炼钢水的配渣料及合金加入量包括：白灰401公斤、矾土201公斤、电石80公斤、无烟煤55公斤、锰铁463公斤、硅铁201公斤、钒铁125公斤。LF精炼的就位温度为1550℃，LF精炼的离位温度为1621℃，加热时间为25min，LF精炼时间为49分钟。其中LF就位钢水成分的质量百分含量为C0.11％、Si0.18％、Mn1.04％、P0.03％、S0.03％；LF离位钢水成分的质量百分含量为C0.19％、Si0.31％、Mn1.39％、P0.03％、S0.01％、Al0.01％、V0.12％。LF精炼结束后每100吨LF精炼钢水喂硅钙线100米使夹杂物变性，软吹时间超过10分钟以保证夹杂物上浮，软吹采用氮氩切换，软吹流量为100Ni/min。

采用异型坯结晶器进行拉坯。异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516℃。异型坯连铸时的浇注温度为1575℃，连铸过热度控制在15～30℃，拉速为0.9m/min。异型坯连铸后的铸坯堆垛缓冷。

轧制H型钢的加热炉的加热温度为1265℃。加热炉内为弱还原性气氛，钢坯进入BD1粗轧机前进行高压水除磷，轧制开轧温度为1195℃，CCS万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机轧制速度≥4m/s，CCS终轧的机前温度为920℃。

将轧制后的H型钢矫直得到成品。

上述方法得到的大断面H型钢的化学成分的质量百分含量为：C0.17％、Si0.30％、Mn1.40％、P0.025％、S0.014％、N0.0070％、V0.12％、Al0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

该生产方法得到的产品的力学性能见表1。

实施例4

150t转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧。150t转炉冶炼的转炉终点的C的质量百分含量为0.03％，P的质量百分含量为0.018％，S的质量百分含量为0.05％。控制转炉冶炼的出钢温度为1641℃。

LF精炼时采用造白渣操作，LF精炼的末期加入钒铁。每100吨LF精炼钢水的配渣料及合金加入量包括：白灰400公斤、矾土202公斤、电石80公斤、无烟煤30公斤、锰铁360公斤、硅铁201公斤、钒铁89公斤。LF精炼的就位温度为1511℃，LF精炼的离位温度为1604℃，加热时间为23min，LF精炼时间为33分钟。其中LF就位钢水成分的质量百分含量为C0.10％、Si0.20％、Mn1.02％、P0.03％、S0.03％；LF离位钢水成分的质量百分含量为C0.15％、Si0.38％、Mn1.35％、P0.03％、S0.02％、Al0.01％、V0.14％。LF精炼结束后每100吨LF精炼钢水喂硅钙线100米使夹杂物变性，软吹时间为10分钟以保证夹杂物上浮，软吹采用氮氩切换，软吹流量为100Ni/min。

采用异型坯结晶器进行拉坯。异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516℃。异型坯连铸时的浇注温度为1575℃，连铸过热度控制在15～30℃，拉速为1.1m/min。异型坯连铸后的铸坯堆垛缓冷。

轧制H型钢的加热炉的加热温度为1280℃。加热炉内为弱还原性气氛，钢坯进入BD1粗轧机前进行高压水除磷，轧制开轧温度为1220℃，CCS万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机轧制速度≥4m/s，CCS终轧的机前温度为950℃。

将轧制后的H型钢矫直得到成品。

上述方法得到的大断面H型钢的化学成分的质量百分含量为：C0.16％、Si0.40％、Mn1.35％、P0.021％、S0.017％、N0.008％、V0.2％、Al0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。

该生产方法得到的产品的力学性能见表1。

实施例5

150t转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧。150t转炉冶炼的转炉终点的C的质量百分含量为0.10％，P的质量百分含量为0.025％，S的质量百分含量为0.03％。控制转炉冶炼的出钢温度为1660℃。

LF精炼时采用造白渣操作，LF精炼的末期加入钒铁。每100吨LF精炼钢水的配渣料及合金加入量包括：白灰403公斤、矾土201公斤、电石80公斤、无烟煤57公斤、锰铁470公斤、硅铁201公斤、钒铁135公斤。LF精炼的就位温度为1490℃，LF精炼的离位温度为1589℃，加热时间为28min，LF精炼时间为57分钟。其中LF就位钢水成分的质量百分含量为C0.15％、Si0.15％、Mn1.10％、P0.03％、S0.03％；LF离位钢水成分的质量百分含量为C0.21％、Si0.30％、Mn1.42％、P0.03％、S0.01％、Al0.01％、V0.13％。LF精炼结束后每100吨LF精炼钢水喂硅钙线100米使夹杂物变性，软吹时间超过10分钟以保证夹杂物上浮，软吹采用氮氩切换，软吹流量为100Ni/min。

轧制H型钢的加热炉的加热温度为1270℃。加热炉内为弱还原性气氛，钢坯进入BD1粗轧机前进行高压水除磷，轧制开轧温度为1180℃，CCS万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机轧制速度≥4m/s，CCS终轧的机前温度为880℃。

将轧制后的H型钢矫直得到成品。

上述方法得到的大断面H型钢的化学成分的质量百分含量为：C0.20％、Si0.25％、Mn1.50％、P0.027％、S0.011％、N0.008％、V0.2％、Al0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。

该生产方法得到的产品的力学性能见表1。

表1实施例1的产品的力学性能

从上述实施例可以看出，本发明的大断面H型钢的腹板及翼板具有优良的力学性能，抗拉强度610-631MPa，屈服强度≥460MPa，延伸率≥21％，0℃冲击≥98J。

Claims

1.一种大断面H型钢的生产方法，其特征在于，包括：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯表面清理、轧制H型钢和矫直，所述转炉冶炼采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧；所述转炉冶炼的终点控制C的质量百分含量≥0.03％，P的质量百分含量＜0.025％，S的质量百分含量≤0.05％，所述转炉冶炼的出钢温度＞1640℃；所述LF精炼包括加热和软吹，所述LF精炼的总时间为33-63分钟，所述加热时间为23-28min，所述LF精炼的就位温度为1490℃-1550℃，所述LF精炼的离位温度为1583℃-1621℃，所述LF精炼的软吹时间＞10min，所述软吹采用氮氩切换，所述软吹的流量为100Ni/min；所述异型坯连铸的液相线温度为1511℃-1516，钢水过热度ΔT≤30℃，拉速为0.7～1.1m/min；所述轧制H型钢的加热炉的加热温度为1250℃～1280℃，加热炉内为弱还原性气氛，开轧温度为1180℃～1220℃，紧凑型万能轧机的机架进行8道次轧制，万能轧机轧制速度≥4m/s，紧凑型万能轧机终轧的机前温度为880℃～950℃；生产得到的所述大断面H型钢的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.16～0.20％、Si0.25～0.40％、Mn1.35～1.50％、P≤0.03％、S≤0.020％、N≤0.012％、V0.10～0.20％、0.015％≤Al≤0.030％，其余为Fe和杂质。

2.如权利要求1所述的大断面H型钢的生产方法，其特征在于：生产得到的所述大断面H型钢的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.17％、Si0.29％、Mn1.42％、P0.03％、S0.014％、N0.004％、V0.11％、Al0.025％；或者，C0.18％、Si0.37％、Mn1.41％、P0.029％、S0.02％、N0.004％、V0.12％、Al0.025％；或者，C0.17％、Si0.30％、Mn1.40％、P0.025％、S0.014％、N0.0070％、V0.12％、Al0.02％；或者，C0.16％、Si0.40％、Mn1.35％、P0.021％、S0.017％、N0.008％、V0.2％、Al0.030％；或者，C0.20％、Si0.25％、Mn1.50％、P0.027％、S0.011％、N0.008％、V0.2％、Al0.03％。