CN107034424A - 一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金技术,具体地,本发明涉及一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法。本发明所述的700MPa级高强度热轧H型钢,其化学成分按重量百分数计包括:C:0.05%~0.10%、Si:0.20%~0.50%、Mn:1.30%~1.60%、P:≤0.020%、S:≤0.008%,Cu:0.32%~0.50%,Cr:0.70%~0.90,Ni:0.32%~0.50%,Nb:0.20%~0.30%,V:0.45%~0.60%,其余包括铁和微量杂质。本发明主要通过成分设计,结合控制加热和轧制,同时利用快速冷却,实现700MPa级高强度热轧H型钢生产。本发明所述产品力学性能良好,屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa。本发明所述制备方法,与传统高强度钢相比,产品生产过程中不需要进行在线和轧后热处理,因此生产工序少,生产成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术,具体地,本发明涉及一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法。
背景技术
随着建筑用热轧H型钢使用的不断大型化,对使用的钢铁材料提出了更高的要求。目前,建筑用热轧H型钢强度最高仅为460MPa,为满足重载需求,只能通过增加热轧H型钢的厚度,以确保钢构件的稳定性,导致钢构件自重过大,限制了热轧H型钢的应用。
700MPa级高强度热轧H型钢主要应用于需要承载较高载荷的各种构件中。此钢材具有较高的强度,可承载更高载荷,从而提高钢构自身重量。同时,产品一次热轧成型,不需热处理,不需焊接,生产工序短,成本较低,且可提高整体钢结构的综合性能。
近年来,国内高强度钢板生产技术日渐成熟,已经形成规模化生产,但是受热轧H型钢生产的特殊性,在热轧H型钢生产过程中,连铸、轧制、轧后冷却以及轧后热处理等工序无法达到板材生产控制水平,限制了高强度热轧H型钢的生产,严重制约了我国建筑用高强度H型钢的发展。因此,开发一种工艺相对简单,并易于实现稳定生产的H型钢生产方法,实现高强度热轧H型钢生产,已成为我国高品质建筑用钢发展亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要针对高强度热轧H型钢在成分、冶炼及轧制过程中的问题,提供了一种700MPa级高强度热轧H型钢及其制备方法,本发明的力学性能良好,屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa。
本发明的700MPa级高强度热轧H型钢,其化学成分按重量百分数计包括:C:0.05%~0.10%、Si:0.20%~0.50%、Mn:1.30%~1.60%、P:≤0.020%、S:≤0.008%,Cu:0.32%~0.50%,Cr:0.70%~0.90,Ni:0.32%~0.50%,Nb:0.20%~0.30%,V:0.45%~0.60%,其余包括铁和微量杂质。
本发明成分设计方面以低碳+多元素合金化为主,具体如下:通过低碳控制避开包晶钢裂纹敏感区域,降低近终型异型坯腹板裂纹发生机率,同时可提高钢材的韧性;通过低硫磷控制,降低夹杂物水平,提高钢材性能稳定性;通过添加Cr、Ni淬透性元素,为后期实现低冷速条件下形成贝氏体组织提供基础;通过添加Nb、V细化晶粒元素,结合热轧过程控制,实现热轧后的组织细化,进一步提高产品的强度和韧性。
本发明还提供了上述热轧H型钢的制备方法,所述制备方法主要包括铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、近终型异型坯连铸、轧制等,具体包括以下步骤:
1)铁水预脱硫:入炉铁水砷含量小于80ppm;脱硫后铁水中的硫含量≤0.008wt%;
2)转炉冶炼:采用顶底复吹转炉冶炼;
3)LF精炼:全程底吹氩搅拌,精炼软吹时间≥12分钟;出站钢中[O]<10ppm;
4)近终型异型坯连铸:全程保护浇注;
5)轧制。
根据本发明所述的制备方法,其中优选地,在转炉冶炼步骤中,在放钢中过程加入硅钙钡3.0-3.5kg/吨钢脱氧。因近终型异型坯具有腹板厚度仅为90mm,为避免连铸水口出现“套眼”,导致连铸生产不连续,因此不能采用铝脱氧。
根据本发明所述的制备方法,其中优选地,在转炉冶炼步骤中,采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁和铌铁进行合金化,合金成分按中限控制,即按合金(Si、Mn、Cu、Cr、Ni、Nb、V等成分)范围值的平均值控制;铜粒、镍板随炉料加入,其余合金在钢水出至四分之一时分批加入,在钢水出至四分之三时加完。
根据本发明所述的制备方法,其中优选地,LF精炼过程中采用全程底吹氩搅拌,保证夹杂物上浮,降低钢中夹杂物含量,保证精炼软吹时间≥12分钟;出站前,进行定氧,确保钢中[O]<10ppm。
根据本发明所述的制备方法,其中优选地,在连铸步骤中,使用全程保护浇注。
进一步优选地,在连铸步骤中,二冷采用弱冷,结晶器采用非正弦振动,液相线温度为1508~1520℃,中间包过热度按20~25℃控制,铸坯规格为750mm×370mm×90mm,拉速为0.7~1.0m/min。
根据本发明所述的制备方法,其中优选地,在轧制步骤中,加热炉的均热温度为1250~1300℃,铸坯在炉时间为180~240min;终轧温度在翼缘外侧为780~810℃,轧材在冷床上自然冷却,轧件间距1500~2000mm,轧材的规格为H588×300×12×20(mm)。
采用本发明生产的产品平均晶粒度8.5级,组织以珠光体+铁素体+粒状贝氏体为主,同时,为保证产品具有较好的韧性和强度,粒状贝氏体占比20%~30%(体积分数)。进一步地,本发明生产的产品,珠光体占比15%~25%(体积分数),铁素体占比45%~65%(体积分数)。
本发明主要通过成分设计,结合控制加热和轧制,同时利用快速冷却,实现700MPa级高强度热轧H型钢生产。本发明所述产品力学性能良好,屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa。本发明所述制备方法,与传统高强度钢相比,产品生产过程中不需要进行在线和轧后热处理,因此生产工序少,生产成本较低。
本发明技术方案同目前型钢及生产方法比较,其具体特点在于:
1、该产品具有高强度特点,可提高建筑物的承载能力,在承载能力不变时,可降低钢构件自重。
2、工艺控制简单,合金回收率稳定,轧制工序采用高温快烧,低温控轧,实现轧后晶粒细化,可进一步提高轧件强度。
3、简化工序流程,轧后不控冷且不需进行热处理,完成700MPa级高强度热轧H型钢的成分设计及生产,生产工序少,生产成本低。
4、通过成分设计和工艺调整,解决了原有炼钢、轧钢设备工艺老化,难以适应高强度热轧H型钢产品生产的难题,为实现普碳型钢生产线向高强度H型钢生产线转变奠定基础。
5、本发明的力学性能良好,屈服强度大于700MPa,抗拉强度大于800MPa。
附图说明
图1为实施例1的轧材组织图,放大倍数200倍。
图2为实施例1的轧材组织图,放大倍数500倍。
图3为实施例2的轧材组织图,放大倍数200倍。
图4为实施例2的轧材组织图,放大倍数500倍。
图5为实施例3的轧材组织图,放大倍数200倍。
图6为实施例3的轧材组织图,放大倍数500倍。
具体实施方式
根据本发明实施例,700MPa级高强度热轧H型钢的制备方法包括脱硫、转炉冶炼(例如,120吨顶底复吹转炉冶炼)、近终型异型坯全保护连铸、轧制(例如,1-3轧机布置型式生产线轧制)。
具体地讲,在根据本发明实施例的700MPa级高强度热轧H型钢的制备方法中,连铸过程采用全保护浇铸。
本发明未提及的工序,均可采用现有技术。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例
工艺路线为:
铁水预脱硫→转炉冶炼→近终型异型坯全保护连铸→1-3轧机布置型式生产线轧制→检验入库。
制备方法主要工艺措施:
(1)铁水到脱硫站,入炉铁水砷含量小于80ppm;脱硫后铁水中的硫含量≤0.008wt%。
(2)转炉冶炼:在放钢中过程加入硅钙钡3.0~3.5kg/吨钢脱氧。采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁与铌铁进行合金化,合金成分按中限控制;铜粒、镍板随炉料加入,其余合金在钢水出至四分之一时分批加入,在钢水出至四分之三时加完。
(3)连铸:使用全程保护浇注,二冷采用弱冷,结晶器采用非正弦振动,液相线温度为1519℃,中间包过热度按20~25℃控制,铸坯规格为750mm×370mm×90mm,拉速为0.7~1.0m/min。
(4)轧制:加热炉的均热温度为1250~1300℃,铸坯在炉时间为180~240min。终轧温度在翼缘外侧为800℃,轧材在冷床上自然冷却,轧件间距1500~2000mm,轧材的规格为H588×300×12×20。
(7)钢的化学成分重量百分比见表1,轧材平均晶粒度、金相组织和力学性能记录表见表2,轧材金相组织见图1-图6。
表1钢的化学成分重量百分比%
实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni | Nb | V |
1 | 0.05 | 0.50 | 1.60 | 0.020 | 0.004 | 0.45 | 0.86 | 0.50 | 0.028 | 0.55 |
2 | 0.06 | 0.35 | 1.30 | 0.018 | 0.008 | 0.50 | 0.70 | 0.46 | 0.020 | 0.60 |
3 | 0.10 | 0.20 | 1.52 | 0.015 | 0.007 | 0.32 | 0.90 | 0.30 | 0.030 | 0.45 |
表2轧材力学性能记录表
综上所述,实施例中钢材屈服强度为705~730MPa,抗拉强度810-830MPa,延伸率15.5-18.0%,
实施例1-3通过低碳+高合金的成分设计,冶炼和热轧工序关键工艺点控制,实现700MPa级热轧H型钢生产。钢材的组织组织构成和晶粒度基本一致,组织构成均以珠光体+铁素体+粒状贝氏体为主,其中粒状贝氏体占比20%~30%,平均晶粒度均为8.5级,产品屈服强度为705~730MPa,抗拉强度810-830MPa,延伸率15.5-18.0%,各项性能均高于GB/T1591-2008中690MPa级钢(20mm试样厚度时,屈服强度≥670MPa,抗拉强度770~940MPa,延伸率≥14.0%)的要求。
最后需要说明的是:以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种700MPa级高强度热轧H型钢,其特征在于,所述热轧H型钢的化学成分按重量百分数计包括:C:0.05%~0.10%、Si:0.20%~0.50%、Mn:1.30%~1.60%、P:≤0.020%、S:≤0.008%,Cu:0.32%~0.50%,Cr:0.70%~0.90,Ni:0.32%~0.50%,Nb:0.20%~0.30%,V:0.45%~0.60%,其余包括铁和微量杂质。
2.根据权利要求1所述的热轧H型钢,其特征在于,所述热轧H型钢的组织包括:占比20%~30%的粒状贝氏体,占比15%~25%的珠光体和占比45%~65%的铁素体。
3.一种权利要求1或2所述热轧H型钢的制备方法,包括以下步骤:
1)铁水预脱硫:入炉铁水砷含量小于80ppm;脱硫后铁水中的硫含量≤0.008wt%;
2)转炉冶炼:采用顶底复吹转炉冶炼;
3)LF精炼:全程底吹氩搅拌,精炼软吹时间≥12分钟;出站钢中[O]<10ppm;
4)近终型异型坯连铸:全程保护浇注;
5)轧制。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,在转炉冶炼步骤中,在放钢中过程加入硅钙钡3.0-3.5kg/吨钢脱氧。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,在转炉冶炼步骤中,采用硅锰、中碳锰铁、铜粒、镍板、中碳铬铁和铌铁进行合金化,合金成分按中限控制;铜粒、镍板随炉料加入,其余合金在钢水出至四分之一时分批加入,在钢水出至四分之三时加完。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,在连铸步骤中,使用全程保护浇注。
7.根据权利要求3或6所述的制备方法,其特征在于,在连铸步骤中,二冷采用弱冷,结晶器采用非正弦振动,液相线温度为1508~1520℃,中间包过热度按20~25℃控制,铸坯规格为750mm×370mm×90mm,拉速为0.7~1.0m/min。
8.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,在轧制步骤中,加热炉的均热温度为1250~1300℃,铸坯在炉时间为180~240min;终轧温度在翼缘外侧为780~810℃,轧材在冷床上自然冷却,轧件间距1500~2000mm,轧材的规格为H588×300×12×20。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Han Leilei Inventor after: Li Sijun Inventor after: Fu Changwei Inventor after: Yang Wanghui Inventor after: Yang Zhijie Inventor after: Li Ping Inventor before: Fu Changwei Inventor before: Han Leilei |
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GR01 | Patent grant | ||
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