CN112301285B - 一种屈曲约束支撑用热轧h型钢及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屈曲约束支撑用热轧H型钢及生产工艺，本发明中H型钢的化学成分按质量百分比计，包括C：0.09～0.12％，Si：0.19～0.22％，Mn：0.57～0.60％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，V：0.020～0.035％，N：≤0.0080％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的生产工艺流程包括：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→LF精炼→异型坯全保护浇铸→H型钢轧制；本发明屈服强度范围窄，强屈比大，延伸性好，生产成本较低。

Description

一种屈曲约束支撑用热轧H型钢及生产工艺
技术领域
本发明涉及轧钢生产技术领域，具体为一种屈曲约束支撑用热轧H型钢及生产工艺。
背景技术
目前越来越多的高层、超高层建筑中关键部件已广泛采用耗能减震技术。屈曲约束支撑在减震产品中占据主导地位，它是集承载和耗能为一体的特殊结构构件。一般由核心单元、约束单元及滑动机制单元构成，其中核心单元是构件中主要受力元件，由具有高延伸率钢材制成。GB50011-2010(2016)《建筑抗震设计规范》引入了屈曲约束支撑的内容，国家提倡在建筑中使用减震产品。对于超过400吨的屈服承载力屈曲约束支撑，通常采用H型钢芯材，而国内现有热轧H型钢偏薄、轴向承载力偏低。
目前，市面上也有用于屈曲约束支撑的热轧H型钢相关技术，例如公布号为CN109281419A，名称为“一种热轧H型钢屈曲约束支撑”的发明专利中，公开了一种热轧H型钢屈曲约束支撑的结构和使用方法，构件中用于制作屈曲约束支撑构件的芯材采用的是热轧H型钢，但其钢种为普通的国标Q235B，且强度范围要求较宽，延伸率要求较低，也没有涉及成分、生产工艺及力学性能；
再例如公布号为CN103834860A，名称为“一种235MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法”的发明专利中，公开了成分及制备方法，其采用了Nb、Ti微合金和矩形坯，合金种类及含量较多，且其产品延伸率较差；
又如公布号为CN104233061B，名称为“一种低温低屈服钢及其生产方法”的发明专利中，公开了一种钢板及其生产方法，其采用了超低碳、微铌合金成分，在低屈服条件下保证其低温冲击韧性，但是其屈服强度小于225MPa，而且该专利为热轧板材，板材与H型钢在生产工艺方面存在很大差异，该方法无法用于H型钢生产；
综上所述，急需一种屈曲约束支撑用热轧H型钢及生产工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种屈服强度范围窄、强屈比大、延伸性好且经济性好的屈曲约束支撑用热轧H型钢及生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.09～0.12％，Si：0.19～0.22％，Mn：0.57～0.60％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，V：0.020～0.035％，N：≤0.0080％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的生产工艺流程包括：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→LF精炼→异型坯全保护浇铸→H型钢轧制，其中所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1200～1245℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1170～1200℃，终轧温度980～1000℃；万能轧制，开轧温度950～970℃，终轧温度820～840℃；轧后空冷。
优选的，所述H型钢的屈服强度范围为250～330MPa，强屈比≥1.25，延伸率＞40％。
优选的，所述H型钢的翼缘厚度为18～40mm。
优选的，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.09％，Si：0.22％，Mn：0.59％，P：0.010％，S：0.011％，V：0.026％，N：0.0077％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1230℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度115℃，终轧温度995℃；万能轧制，开轧温度968℃，终轧温度826℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度305MPa，强屈比1.46，延伸率45％，翼缘厚度18mm。
优选的，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.10％，Si：0.21％，Mn：0.60％，P：0.009％，S：0.012％，V：0.032％，N：0.0070％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1231℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1176℃，终轧温度994℃；万能轧制，开轧温度965℃，终轧温度825℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度298MPa，强屈比1.47，延伸率46％，翼缘厚度18mm。
优选的，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.11％，Si：0.22％，Mn：0.58％，P：0.012％，S：0.009％，V：0.030％，N：0.0072％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1235℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1180℃，终轧温度993℃；万能轧制，开轧温度969℃，终轧温度830℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度291MPa，强屈比1.51，延伸率42％，翼缘厚度18mm。
优选的，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.11％，Si：0.20％，Mn：0.59％，P：0.008％，S：0.007％，V：0.028％，N：0.0071％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1236℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1181℃，终轧温度991℃；万能轧制，开轧温度965℃，终轧温度831℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度281MPa，强屈比1.53，延伸率41％，翼缘厚度20mm。
优选的，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.12％，Si：0.19％，Mn：0.57％，P：0.010％，S：0.008％，V：0.025％，N：0.0075％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1229℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1185℃，终轧温度998℃；万能轧制，开轧温度970℃，终轧温度833℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度275MPa，强屈比1.55，延伸率41％，翼缘厚度24mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该屈曲约束支撑用热轧H型钢，采用低碳低钒的微合金化成分设计，在轧制过程中采用较窄的温度区间控制轧制技术，成分和工艺均较简单；该屈曲约束支撑用热轧H型钢具有屈服强度范围窄、强屈比大、延伸性好以及生产成本较低的优点，有利于进一步拓展热轧H型钢的应用领域。
具体实施方式
一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其化学成分按质量百分比计，包括C：0.09～0.12％，Si：0.19～0.22％，Mn：0.57～0.60％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，V：0.020～0.035％，N：≤0.0080％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；其生产工艺流程包括：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→LF精炼→异型坯全保护浇铸→H型钢轧制，其中轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1200～1245℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1170～1200℃，终轧温度980～1000℃；万能轧制，开轧温度950～970℃，终轧温度820～840℃；轧后空冷；热轧H型钢产品的屈服强度范围为250～330MPa，强屈比≥1.25，延伸率＞40％，其翼缘厚度为18～40mm，性能优秀。
本发明采用低碳低钒的微合金化成分设计，且不添加其他合金成分，故成本较低。
实施例1：
在本实施例中，H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.09％，Si：0.22％，Mn：0.59％，P：0.010％，S：0.011％，V：0.026％，N：0.0077％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1230℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度115℃，终轧温度995℃；万能轧制，开轧温度968℃，终轧温度826℃；轧后空冷；H型钢的屈服强度305MPa，抗拉强度445MPa，强屈比1.46，延伸率45％，翼缘厚度18mm，其规格为H410×200×8×18；生产工艺采用本发明的流程，不再赘述。
实施例2：
在本实施例中，H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.10％，Si：0.21％，Mn：0.60％，P：0.009％，S：0.012％，V：0.032％，N：0.0070％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1231℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1176℃，终轧温度994℃；万能轧制，开轧温度965℃，终轧温度825℃；轧后空冷；H型钢的屈服强度298MPa，抗拉强度438MPa，强屈比1.47，延伸率46％，翼缘厚度18mm，其规格为H410×204×12×18；生产工艺采用本发明的流程，不再赘述。
实施例3：
在本实施例中，H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.11％，Si：0.22％，Mn：0.58％，P：0.012％，S：0.009％，V：0.030％，N：0.0072％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1235℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1180℃，终轧温度993℃；万能轧制，开轧温度969℃，终轧温度830℃；轧后空冷；H型钢的屈服强度291MPa，抗拉强度439MPa，强屈比1.51，延伸率42％，翼缘厚度18mm，其规格为H410×210×16×18；生产工艺采用本发明的流程，不再赘述。
实施例4：
在本实施例中，H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.11％，Si：0.20％，Mn：0.59％，P：0.008％，S：0.007％，V：0.028％，N：0.0071％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1236℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1181℃，终轧温度991℃；万能轧制，开轧温度965℃，终轧温度831℃；轧后空冷；H型钢的屈服强度281MPa，抗拉强度430MPa，强屈比1.53，延伸率41％，翼缘厚度20mm，其规格为H414×208×16×20；生产工艺采用本发明的流程，不再赘述。
实施例5：
在本实施例中，H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.12％，Si：0.19％，Mn：0.57％，P：0.010％，S：0.008％，V：0.025％，N：0.0075％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1229℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1185℃，终轧温度998℃；万能轧制，开轧温度970℃，终轧温度833℃；轧后空冷；H型钢的屈服强度275MPa，抗拉强度425MPa，强屈比1.55，延伸率41％，翼缘厚度24mm，其规格为H426×218×24×24；生产工艺采用本发明的流程，不再赘述。
本发明的一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，采用低碳低钒的微合金化成分设计，在轧制过程中采用较窄的温度区间控制轧制技术，成分和工艺均较简单；屈服强度范围为250～330MPa，强屈比≥1.25，延伸率＞40％，同时具备屈服强度范围窄、强屈比大、延伸性好等优点，完全满足建筑抗震设计规范中对屈曲约束支撑用钢的要求，性能优异；本发明成功开发了低强度屈曲约束支撑用热轧H型钢，有利于进一步拓展热轧H型钢的应用领域。
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其特征在于，所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.09～0.12％，Si：0.19～0.22％，Mn：0.57～0.60％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，V：0.020～0.035％，N：≤0.0080％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的生产工艺流程包括：高炉铁水→铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→LF精炼→异型坯全保护浇铸→H型钢轧制，其中所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1200～1245℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1170～1200℃，终轧温度980～1000℃；万能轧制，开轧温度950～970℃，终轧温度820～840℃；轧后空冷；
所述H型钢的屈服强度范围为250～330MPa，强屈比≥1.25，延伸率＞40％。
2.根据权利要求1所述的一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其特征在于：所述H型钢的翼缘厚度为18～40mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其特征在于：所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.10％，Si：0.21％，Mn：0.60％，P：0.009％，S：0.012％，V：0.032％，N：0.0070％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1231℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1176℃，终轧温度994℃；万能轧制，开轧温度965℃，终轧温度825℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度298MPa，强屈比1.47，延伸率46％，翼缘厚度18mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其特征在于：所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.11％，Si：0.22％，Mn：0.58％，P：0.012％，S：0.009％，V：0.030％，N：0.0072％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1235℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1180℃，终轧温度993℃；万能轧制，开轧温度969℃，终轧温度830℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度291MPa，强屈比1.51，延伸率42％，翼缘厚度18mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其特征在于：所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.11％，Si：0.20％，Mn：0.59％，P：0.008％，S：0.007％，V：0.028％，N：0.0071％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1236℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1181℃，终轧温度991℃；万能轧制，开轧温度965℃，终轧温度831℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度281MPa，强屈比1.53，延伸率41％，翼缘厚度20mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种屈曲约束支撑用热轧H型钢，其特征在于：所述H型钢化学成分按质量百分比计，包括C：0.12％，Si：0.19％，Mn：0.57％，P：0.010％，S：0.008％，V：0.025％，N：0.0075％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述H型钢的轧制工艺包括：坯料加热，加热温度1229℃，加热时间30min～35min；开坯轧制，开轧温度1185℃，终轧温度998℃；万能轧制，开轧温度970℃，终轧温度833℃；轧后空冷；所述H型钢的屈服强度275MPa，强屈比1.55，延伸率41％，翼缘厚度24mm。
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