一种屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢及其生产方法，H采用C

【技术实现步骤摘要】
一种屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢及其生产方法


[0001]本专利技术属于H型钢
，具体涉及一种屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]近些年，随着我国房地产市场的快速发展，钢结构建筑物特别是超高层建筑物获得较快发展。同时国际能源行业的复苏，增加了国际能源巨头对大型能源设施等行业的投资，增加了国内国际对超厚热轧H型钢的需求。在钢结构用热轧H型钢这一块，一方面考虑建筑结构层数多、跨度大特点，要求H型钢尺寸大、厚度大，另一方面考虑建筑的安全性、经济性及选材的便捷性，又要求H型钢材拥有良好的力学性能，重型热轧H型钢逐渐受到青睐。
[0003]当坯料规格尺寸一定时，相较于薄翼缘厚度的热轧H型钢而言，超厚翼缘厚度的热轧H型钢其在轧制过程中翼缘厚度方向的压缩比更小，变形渗透更难，传统的轧制工艺很难达到要求。由于安全要求的严格化，超厚热轧H型钢除了要求高强度外还要求有高韧性，同时附加厚度方向性能。目前国内针对热轧H型钢提出添加大量的V微合金，通过V的碳化物析出，得到析出强化。但随着强度的提升及厚度的增加，当翼缘厚度超过50mm以上的厚重热轧H型钢添加V微合金化进行强化的方式达不到实际强度及韧性要求。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢及其生产方法，在不降低轧制终轧温度前提下，能降低轧机的轧制负荷、减少轧辊磨损，并且得到屈服强度460MPa以上，抗拉强度≥640MPa，延伸率为20％以上，0℃纵向V型冲击功KV2均值70J以上，腹板厚度方向性能(WZ)及翼缘厚度方向性能(FZ)45％以上的综合力学性能优异的翼缘厚度70～140mm，屈服强度为460MPa级高性能厚重热轧H型钢。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢，包括以下质量百分比的元素：C 0.16～0.20％，Si 0.35～0.45％，Mn 1.35～1.45％，P≤0.015％，S≤0.015％，V 0.050～0.10％、Nb 0.020～0.030％、Ni 0.25～0.7％、Ti 0.010～0.025％、N 0.0020～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0007]所述屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢中，0.30％≤Ni+Nb≤0.5％；0.08％≤Nb+V+Ti≤0.15％。
[0008]所述屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢的翼缘厚度70～140mm，其表层金相组织为回火索氏体，芯部金相组织为铁素体+珠光体的复相组织，翼缘芯部奥氏体晶粒度等级9.0级以上，回火索氏体层厚度大于等于翼缘厚度的1/4。
[0009]所述屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢的芯部组织中铁素体晶粒尺寸为12～20μm，铁素体体积占总体积70～85％，10
‑
12μm铁素体占总铁素体90～95％。
[0010]所述屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢的屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥
640MPa，延伸率A≥20％，0℃纵向V型冲击功KV2≥70J，腹板厚度方向性能(WZ)及翼缘厚度方向性能(FZ)≥45％。
[0011]本专利技术还提供了所述屈服强度460MPa级高性能厚重热轧H型钢的生产方法，包括以下步骤：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
吹氩精炼
→
LF精炼
→
RH精炼
→
异型坯全保护浇铸
→
坯料加热
→
轧制
→
轧后QST冷却，在精轧的前三道次和最后三道次均进行SFC冷却。
[0012]所述坯料加热步骤中，于1200～1250℃均热60～90min。
[0013]所述坯料加热步骤中，采用步进式加热炉进行加热，炉内气氛为弱氧化性气氛，坯料在整个步进式加热炉内的加热时间为180～240min，确保合金元素充分固溶，同时避免过烧、氧化烧损以及奥氏体晶粒过度粗化。
[0014]所述弱氧化性气氛为残余烟气，其中氧的过剩系数为1.5～3.5％。
[0015]所述轧制步骤中，粗轧阶段开轧温度控制在1150～1200℃，终轧温度控制在1050℃以上；精轧终轧温度控制在930～980℃。
[0016]所述轧制步骤中，粗轧分为两个阶段，在1100～1150℃温度区间，翼缘道次压下率控制在15％
‑
20％，应变速率为4s
‑1；在1050～1100℃温度区间，翼缘道次压下率控制在20％
‑
25％，应变速率为8s
‑1，坯料总的压下率控制在40％～50％。本阶段处于奥氏体再结晶温度范围内，不同温度范围内的道次压下率及应变速率是为了出发该温度范围下奥氏体发生动态再结晶，且通过两道次控制，使得粗轧阶段奥氏体再结晶发生百分比达到50％以上，通过较大的轧制变形和奥氏体的反复再结晶不断细化奥氏体晶粒，使得最终产品晶粒度达到9.0级以上，满足产品最终的综合力学性能要求。
[0017]所述轧制步骤中，精轧阶段，在980～1050℃温度区间，道次压下率控制在15％～25％；在930～980℃温度区间，道次压下率控制在5％～15％。
[0018]在精轧的前三道次，SFC冷却时，水压控制在0.8～1.0MPa，水嘴开口度为60～80％；在精轧的后三道次，SFC冷却时，水压控制在0.8～1.0MPa，水嘴开口度为60～80％。SFC冷却工艺在精轧前三道次主要降低翼缘表面温度，增加表面硬度，使得高温下钢材的变形向翼缘芯部渗透，增大超厚热轧H型钢翼缘变形的渗透率；在精轧的最后三道次开启SFC冷却工艺，在保证芯部变形渗透作用外，还使得最终轧制温度在目标范围内。在本阶段处于奥氏体非再结晶温度范围内，此温度区间不发生奥氏体再结晶，低温大压下形成的累积变形可以使奥氏体晶粒被拉长，在晶粒内部形成大量的变形带和位错，晶界面积的增加提高了奥氏体的形核密度，进一步细化了晶粒尺寸，提高了钢的强度，改善了钢的韧性。同时被拉长的奥氏体和大量的变形带及位错处也为碳氮化物第二相质点的析出提供了大量的着陆点，低温大压下形成的储存能也为碳氮化物第二相质点的析出提供了足够的动能。Nb、V作为强碳化物形成元素，在本阶段形成了大量的VC、Nb(C、N)弥散化物分布在基体中，进一步提高了钢的强度和韧性。
[0019]所述轧后QST冷却步骤中，水压控制在1.20～1.40MPa，水流量控制在4000
‑
4500m3/h，辊道速度为0.5～0.8m/s，返温温度控制在600～650℃。确保淬火
‑
回火后翼缘厚度方向的回火层索氏体厚度达到翼缘厚度的1/4；冷却时间过长，其表层回火层组织将会变成回火马氏体，该组织对产品的韧性不利。
[0020]本专利技术提供的屈服强度460MPa本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢，其特征在于，包括以下质量百分比的元素：C 0.16～0.20％，Si 0.35～0.45％，Mn 1.35～1.45％，P≤0.015％，S≤0.015％，V 0.050～0.10％、Nb 0.020～0.030％、Ni 0.25～0.7％、Ti 0.010～0.025％、N 0.0020～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢，其特征在于，0.30％≤Ni+Nb≤0.5％；0.08％≤Nb+V+Ti≤0.15％。3.根据权利要求1所述的屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢，其特征在于，所述屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢的翼缘厚度70～140mm，其表层金相组织为回火索氏体，芯部金相组织为铁素体+珠光体的复相组织，翼缘芯部奥氏体晶粒度等级9.0级以上，回火索氏体层厚度大于等于翼缘厚度的1/4。4.根据权利要求3所述的屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢，其特征在于，所述屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢的芯部组织中铁素体晶粒尺寸为12～20μm，铁素体体积占总体积70～85％，10
‑
12μm铁素体占总铁素体90～95％。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢，其特征在于，所述屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢的屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥640MPa，延伸率A≥20％，0℃纵向V型冲击功KV2≥70J，腹板厚度方向性能(WZ)及翼缘厚度方向性能(FZ)≥45％。6.如权利要求1
‑
5任意一项所述的屈服强度460MPa级厚重热轧H型钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
吹氩精炼
→
LF精炼
...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈千成，吴保桥，彭林，邢军，丁朝晖，何军委，汪杰，陈辉，夏勐，吴湄庄，黄琦，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：