一种屈服强度550MPa级热轧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550MPa级热轧H型钢及其生产方法，所述H型钢包括以下质量百分比的化学元素：C：0.13％～0.16％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.35％～1.55％，P：≤0.02％，S：≤0.015％，V：0.06％～0.12％，Nb：0.02％～0.04％，Cr：0.30～0.55％，Ni：0.15～0.40％，N：0.01％～0.013％，其余为Fe及不可避免的杂质；采用铁水预处理、转炉冶炼、吹氩精炼、LF精炼、异型坯全保护浇铸、坯料加热、轧制、轧后QST冷却的工艺进行生产，低成本的生产出屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，延伸率A≥18％，0℃纵向V型冲击功KV2≥100J翼缘厚度40～80mm的屈服强度550MPa级热轧H型钢。屈服强度550MPa级热轧H型钢。屈服强度550MPa级热轧H型钢。

【技术实现步骤摘要】
一种屈服强度550MPa级热轧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550MPa级热轧H型钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]近些年，我国高层、超高层建筑和大型钢结构场馆的数量越来越多，这类建筑群的出现对减少我国建筑占地面积具有较大的作用，特别是对我国这样人口较多的国家来说，发展高层建筑和大型场馆建设无疑是解决我国建筑占地面积增多，人均土地减少的重要举措。
[0003]热轧H型钢目前已被广泛地应用在各个领域。在高层建筑和大型场馆这一块，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型钢强度高、韧性好、焊接性能优良，重型热轧H型钢逐渐受到青睐。一般厚度超过40mm的H型钢，拥有相当于钢板焊接而成箱型立柱的大界面，相比而言，热轧H型钢需要更少的焊接接头，是高层建筑和大型场馆的理想立柱材料，安全性高、场地占用较少和制造期短。
[0004]当坯料尺寸一定时，相较于薄翼缘的热轧H型钢而言，厚翼缘的热轧H型钢其在轧制过程中翼缘厚度方向的压下量小，轧制变形很难渗透到轧件芯部，传统的轧制工艺很难达到高层建筑对H型钢翼缘厚度大且强度高、韧性好、焊接性能优良的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种屈服强度550MPa级热轧H型钢及其生产方法，低成本的生产出屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，延伸率A≥18％，0℃纵向V型冲击功KV2≥100J翼缘厚度40～80mm的屈服强度550MPa级热轧H型钢。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种屈服强度550MPa级热轧H型钢，包括以下质量百分比的化学元素：C：0.13％～0.16％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.35％～1.55％，P：≤0.02％，S：≤0.015％，V：0.06％～0.12％，Nb：0.02％～0.04％，Cr：0.30～0.55％，Ni：0.15～0.40％，N：0.01％～0.013％，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0008]所述屈服强度550MPa级热轧H型钢的翼缘厚度40～80mm，其表层金相组织为回火索氏体+铁素体，芯部金相组织为铁素体+珠光体的复相组织，铁素体晶粒度等级9.0级及以上，回火层厚度大于等于翼缘厚度的1/4。
[0009]所述屈服强度550MPa级热轧H型钢的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，延伸率A≥18％，0℃纵向V型冲击功KV2≥100J。
[0010]所述的屈服强度550MPa级热轧H型钢的生产方法，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
→
异型坯全保护浇铸
→
坯料加热
→
轧制
→
轧后QST冷却。
[0011]坯料与H型钢翼缘厚度方向压缩比为2.0～3.0。
[0012]所述轧制工艺中，粗轧完毕后，无需待温，开启翼缘选择性冷却SFC和腹板底部控制冷却直接进入精轧阶段。
[0013]翼缘选择性冷却SFC冷却时，水嘴开口度60％～85％，水压0.8～1.2MPa，以控制翼缘冷却速率在1.0～4.0℃/s。
[0014]腹板底部控制冷却时，水嘴开口度70～90％，水压0.3～1.0MPa，以控制腹板冷却速率在0.5～3.0℃/s。
[0015]所述坯料加热步骤中，经加热炉加热至1200℃～1280℃，保温时间150～180min，确保合金元素充分固溶，同时避免过烧以及奥氏体晶粒过度粗化。
[0016]所述轧制步骤中，粗轧开轧温度控制在1100℃～1180℃，粗轧终轧温度控制在1000℃以上；精轧终轧温度控制在850℃以下。
[0017]所述轧制步骤中，粗轧阶段，在1100℃～1150℃温度区间，道次压下率控制在20％～25％；在1050℃～1100℃温度区间，道次压下率控制在25％～30％；在1050℃～1000℃温度区间，道次压下率控制在30％～35％，坯料总的压下率控制在50％～60％。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控制是为了确保每道次的奥氏体再结晶百分比达到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，使得最终产品的铁素体晶粒度达到9.0级及以上，满足产品最终的综合力学性能要求。
[0018]所述轧制步骤中，精轧阶段，在900℃～950℃温度区间，道次压下率控制在15％～20％；在850℃～900℃温度区间，道次压下率控制在15％～20％；在850℃以下温度区间，道次压下率控制在10％～15％。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。热轧H型钢中添加Nb，其在高温下通过细化晶粒来提高钢的强度，固溶的Nb对奥氏体晶粒的长大起到溶质拖拽的作用，阻止奥氏体晶粒长大，与此同时，未溶解的Nb与C、N元素形成Nb(C、N)化物可以显著的钉扎在奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒，并对最终产品组织起到细化的作用。V作为强碳化物形成元素，随着0.06％～0.12％含量V合金元素的加入，在本阶段形成了大量的V(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1.2～1.4MPa，水流量控制在4500
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5000m3/h，冷却时间控制在20s～50s，返温温度控制在500℃～600℃。如果冷却时间过短，回火层厚度达不到翼缘厚度的1/4位置；冷却时间过长，其表层回火层组织将会变成回火托氏体或回火马氏体，该组织对产品的韧性不利。
[0020]本专利技术化学成分采用C
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Si
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Mn
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V
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Nb
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Cr
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Ni成分设计思路，考虑生产成本，为了得到充足的V(C、N)析出凸显低温下析出强化作用和良好的低温冲击值，V元素的添加采用V
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N:V
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Fe＝7:3合金配入，并严格控制P、S等杂质元素的含量。各成分含量控制如下：
[0021]C：0.13％～0.16％，C作为钢中的基本元素，对提高钢的强度起着非常重要的作用，为了获得较高的强度，同时降低炼钢脱C的难度，下限值设定为0.13％，C含量过高将严
重恶化钢的塑性、韧性及焊接性，上限设定为0.16％。
[002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550MPa级热轧H型钢，其特征在于，包括以下质量百分比的化学元素：C：0.13％～0.16％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.35％～1.55％，P：≤0.02％，S：≤0.015％，V：0.06％～0.12％，Nb：0.02％～0.04％，Cr：0.30～0.55％，Ni：0.15～0.40％，N：0.01％～0.013％，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550MPa级热轧H型钢，其特征在于，所述屈服强度550MPa级热轧H型钢的翼缘厚度40～80mm，其表层金相组织为回火索氏体+铁素体，芯部金相组织为铁素体+珠光体的复相组织，铁素体晶粒度等级9.0级及以上，回火层厚度大于等于翼缘厚度的1/4。3.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的屈服强度550MPa级热轧H型钢，其特征在于，所述屈服强度550MPa级热轧H型钢的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，延伸率A≥18％，0℃纵向V型冲击功KV2≥100J。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的屈服强度550MPa级热轧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
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转炉冶炼
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吹氩精炼
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LF精炼
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异型坯全保护浇铸
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坯料加热
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轧制
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轧后QST冷却。5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述轧制工艺中，粗轧完毕后，无需待温，开启翼缘选择性冷却SFC和腹板底部控制冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁朝晖，吴保桥，彭林，吴湄庄，沈千成，邢军，夏勐，陈辉，何军委，汪杰，黄琦，李静，
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：