CN115011869A - 一种海洋工程结构用超高强度热轧h型钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其化学成分的质量百分含量包括：C0.17％～0.20％、Si0.45％～0.55％、Mn1.60％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb0.035％～0.045％，V0.08～0.11％，Al0.020％～0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％；还公布了其生产方法，包括：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯堆垛缓冷。本发明所制备的H型钢屈服强度大于500MPa，抗拉强度大于700MPa，延伸率大于18％，不仅具有很好的屈服及抗拉强度，而且具有很好的低温冲击韧性。

Description

一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶炼连铸领域，尤其涉及一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢及其生产方法。
背景技术
H型钢系列产品用途越来越广，广泛应用在建筑、电力、水利、能源、化工、石油等领域，由于对石油的需求日益增加，世界各国都在开发海洋石油，海洋石油平台结构用H型钢需求量也日益增加。热轧H型钢替代钢板焊接将降低施工劳动强度、工程成本以及作业周期，具有重大现实意义及良好市场前景，由于除对强度要求外，对韧性、疲劳性、抗层状撕裂性、焊接性能等方面均有较高的要求，所以生产难度较大。因此，此类钢的经济效益非常可观。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％～0.20％、Si 0.45％～0.55％、Mn 1.60％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb 0.035％～0.045％，V 0.08～0.11％，Al 0.020％～0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
进一步的，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.18％、Si 0.47％、Mn 1.68％、P0.015％、S 0.008％、Nb 0.039％，V 0.083％，Al 0.024％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
进一步的，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.19％、Si 0.52％、Mn 1.67％、P0.014％、S 0.007％、Nb 0.038％，V 0.094％，Al 0.021％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
进一步的，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.18％、Si 0.53％、Mn 1.66％、P0.013％、S 0.007％、Nb 0.039％，V 0.10％，Al 0.026％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
进一步的，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.19％、Si 0.49％、Mn 1.69％、P0.015％、S 0.008％、Nb 0.038％，V 0.085％，Al 0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢地生产方法，包括：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯堆垛缓冷；其中：
复吹转炉冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.03％，T≥1610℃，采用SiMn、MnFe脱氧合金化，终脱氧采用有Al脱氧，在出钢过程中加入白灰，出钢挡渣；
精炼白渣操作，每次抬起电极后蘸渣样，根据炉渣颜色补加硅钙钡，根据炉渣黏度补加白灰，终渣要求白渣；全程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成份及温度进行脱硫、成份微调及升温操作，升温后温度T≥1570℃；精炼后期加入铌铁和钒铁，保证软吹时间大于10min；
全程采用保护浇注，过热度≤25℃，采用弱冷制度，入拉矫机前，铸坯腹板目标温度≥900℃，铸坯翼缘目标温度≥800℃，采用恒拉速操作，拉速控制在0.8m/min-0.9m/min，连铸坯切割后及时下线堆垛缓冷，缓冷时间大于48小时。
进一步的，连铸坯断面尺寸为H555mm×440mm×105mm。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明通过合理的化学成分设计，连铸过程中，采用弱冷工艺，根据海洋工程结构用超高强度热轧H型钢的钢水成分特性，合理匹配拉速、过热度及进水温度，改善连铸坯温度的均匀性，控制连铸坯温度，在矫直过程尽量避开裂纹敏感区。采用该工艺生产的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢铸坯表面及内部质量较好，表面裂纹率小于2％，轧制后的H型钢各项性能均满足标准要求，具有良好的力学性能性能，尤其是良好的低温冲击韧性。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明做进一步详细说明
一种采用异型坯生产海洋工程结构用超高强度热轧H型钢的方法，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％～0.20％、Si 0.45％～0.55％、Mn 1.60％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb 0.035％～0.045％，V 0.08～0.11％，Al 0.020％～0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
一种采用异型坯生产海洋工程结构用超高强度热轧H型钢的冶炼工艺为：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯堆垛缓冷。
复吹转炉冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.03％，T≥1610℃，采用SiMn、MnFe脱氧合金化，终脱氧采用有Al脱氧，在出钢过程中加入白灰，出钢挡渣。
精炼白渣操作，每次抬起电极后蘸渣样，根据炉渣颜色补加硅钙钡，根据炉渣黏度补加白灰，终渣要求白渣。全程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成份及温度进行脱硫、成份微调及升温操作，脱硫后S≤0.030％，成分含量为C 0.17％～0.20％、Si 0.45％～0.55％、Mn1.60％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％，Al 0.020％～0.030％，升温后温度T≥1570℃。精炼后期加入铌铁和钒铁，加入后保证Nb0.035％～0.045％，V 0.08～0.11％，保证软吹时间大于10min。
全程采用保护浇注，过热度≤25℃，采用弱冷制度，入拉矫机前，铸坯腹板目标温度≥900℃，铸坯翼缘目标温度≥800℃，采用恒拉速操作，拉速控制在0.8m/min-0.9m/min，连铸坯切割后及时下线堆垛缓冷，缓冷时间大于48小时。
连铸坯断面尺寸为H555mm×440mm×105mm。
对海洋工程结构用超高强度热轧H型钢异型连铸坯表面质量进行检查,同时对内部质量进行热酸低倍检验并跟踪检查H型钢质量。
检查过程中未发现明显铸坯表面及内部质量缺陷,铸坯质量良好,铸坯表面裂纹率低于2％，轧制后的H型钢各项性能均满足标准要求。表1是各实施例钢种的化学成分，表2、表3、表4结合实施例对本发明进一步说明。
表1各实施例化学成分(质量百分数/％)
实施例 C Si Mn P S Nb V Al
实施例1 0.18 0.47 1.68 0.015 0.008 0.039 0.083 0.024
实施例2 0.19 0.52 1.67 0.014 0.007 0.038 0.094 0.021
实施例3 0.18 0.53 1.66 0.013 0.007 0.039 0.10 0.026
实施例4 0.19 0.49 1.69 0.015 0.008 0.038 0.085 0.020
表2各实施例拉速及过热度控制
Figure BDA0003627609870000041
Figure BDA0003627609870000051
表3各实施例入拉矫机铸坯表面温度
实施例 翼缘板端部(℃) R角(℃) 腹板(℃)
实施例1 885 888 729
实施例2 888 893 724
实施例3 884 897 721
实施例4 882 894 725
表4各实施例轧制H型钢后力学性能
Figure BDA0003627609870000052
又上述表4可以看出：本发明所制备的H型钢屈服强度大于500MPa，抗拉强度大于700MPa，延伸率大于18％，可见发明所制备的不仅具有很好的屈服及抗拉强度，而且具有很好的低温冲击韧性。
本发明通过合理的化学成分设计，连铸过程中，采用弱冷工艺，根据海洋工程结构用超高强度热轧H型钢的钢水成分特性，合理匹配拉速、过热度及进水温度，改善连铸坯温度的均匀性，控制连铸坯温度，在矫直过程尽量避开裂纹敏感区。采用该工艺生产的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢铸坯表面及内部质量较好，表面裂纹率小于2％，轧制后的H型钢各项性能均满足标准要求，具有良好的力学性能性能，尤其是良好的低温冲击韧性。
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 (7)

1.一种海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％～0.20％、Si 0.45％～0.55％、Mn 1.60％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb 0.035％～0.045％，V 0.08～0.11％，Al 0.020％～0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
2.根据权利要求1所述的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.18％、Si 0.47％、Mn 1.68％、P 0.015％、S 0.008％、Nb0.039％，V 0.083％，Al 0.024％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
3.根据权利要求1所述的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.19％、Si 0.52％、Mn 1.67％、P 0.014％、S 0.007％、Nb0.038％，V 0.094％，Al 0.021％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
4.根据权利要求1所述的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.18％、Si 0.53％、Mn 1.66％、P 0.013％、S 0.007％、Nb0.039％，V 0.10％，Al 0.026％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
5.根据权利要求1所述的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量包括：C 0.19％、Si 0.49％、Mn 1.69％、P 0.015％、S 0.008％、Nb0.038％，V 0.085％，Al 0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质，质量分数共计100％。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的海洋工程结构用超高强度热轧H型钢地生产方法，其特征在于，包括：转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、铸坯堆垛缓冷；其中：
复吹转炉冶炼，终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.03％，T≥1610℃，采用SiMn、MnFe脱氧合金化，终脱氧采用有Al脱氧，在出钢过程中加入白灰，出钢挡渣；
精炼白渣操作，每次抬起电极后蘸渣样，根据炉渣颜色补加硅钙钡，根据炉渣黏度补加白灰，终渣要求白渣；全程进行吹Ar操作，根据转炉钢水成份及温度进行脱硫、成份微调及升温操作，升温后温度T≥1570℃；精炼后期加入铌铁和钒铁，保证软吹时间大于10min；
全程采用保护浇注，过热度≤25℃，采用弱冷制度，入拉矫机前，铸坯腹板目标温度≥900℃，铸坯翼缘目标温度≥800℃，采用恒拉速操作，拉速控制在0.8m/min-0.9m/min，连铸坯切割后及时下线堆垛缓冷，缓冷时间大于48小时。
7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，连铸坯断面尺寸为H555mm×440mm×105mm。
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