一種420MPa級H型鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種420MPa級低屈強(qiáng)比H型鋼及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著建筑用H型鋼使用的不斷大型化，對使用的鋼鐵材料提出了更高的要求。目 前，建筑用H型鋼均無屈強(qiáng)比要求，當(dāng)承載較大載荷時，安全性能將大幅降低。
[0003] 低屈強(qiáng)比H型鋼主要應(yīng)用具有抗震要求的建筑、橋梁、電站設(shè)備、水利、能源、化 工、起重運(yùn)輸機(jī)械及其他較高抗震要求的鋼結(jié)構(gòu)。此鋼材具有較低的屈強(qiáng)比，可有效吸收變 形載荷，從而提高鋼構(gòu)在極端環(huán)境下的安全性能。同時，產(chǎn)品一次熱乳成型，不需焊接，可提 高整體鋼結(jié)構(gòu)的綜合性能。
[0004] 近年來，國內(nèi)低屈強(qiáng)比鋼板生產(chǎn)技術(shù)日漸成熟，已經(jīng)形成規(guī)模化生產(chǎn)，但是受H型 鋼生產(chǎn)的特殊性，在H型鋼生產(chǎn)過程中，連鑄、乳制、乳后冷卻以及乳后熱處理等工序無法 達(dá)到板材生產(chǎn)控制水平，限制了低屈強(qiáng)比H型鋼的生產(chǎn)，嚴(yán)重制約了我國建筑用高品質(zhì)H型 鋼的發(fā)展。因此，開發(fā)一種工藝相對簡單，并易于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的H型鋼生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)高 強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼生產(chǎn)，已成為我國高品質(zhì)建筑用鋼發(fā)展亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼及其制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼，所 述420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼的化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：C 0. 11~0. 15%、 Si 0. 20 ~0. 35%、Mn 1. 35 ~1. 50%、P 彡 0. 035%、S 彡 0. 025%，Cu 0. 25-0. 30%，Cr 0.40-0. 45, Ni (λ 20-0. 30%，Nb (λ 20-0. 30%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明還提供了上述420MPa級低屈強(qiáng)比H型鋼的制備方法，所述制備方法包括鐵 水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、矩型坯連鑄和乳制步驟，所述鐵水預(yù)脫硫步驟后鐵水中的硫 含量不高于〇. 〇20wt% ;轉(zhuǎn)爐冶煉采用頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉；矩型坯連鑄為全程保護(hù)澆注，并確保 大包掛長水口開澆。
[0008] 優(yōu)選的，在轉(zhuǎn)爐冶煉步驟中，采用硅錳、中碳錳鐵、銅粒、鎳板、中碳鉻鐵、鈮鐵進(jìn)行 合金化，合金成分按中限控制；銅粒、鎳板隨爐料加入，其余合金在鋼水出至四分之一時，分 批加入鋼水出至四分之三時加完。
[0009] 更優(yōu)選的，轉(zhuǎn)爐冶煉步驟中使用鋁錳鐵脫氧，其加入量2. 0-2. 5kg/t。
[0010] 優(yōu)選的，在連鑄步驟中，中間包烘烤溫度為ll〇〇°C，其中，二次冷卻區(qū)采用弱冷，結(jié) 晶器采用非正弦振動，中間包采用低碳堿性覆蓋劑，覆蓋劑加入量為1~I. 5kg/t鋼，液相 線溫度為1517. 8°C，中間包過熱度按20~25°C控制，鑄坯規(guī)格為165mmX 200mm，拉速為 L 0 ~L 4m/min〇
[0011] 優(yōu)選的，在乳制步驟中，加熱爐的均熱溫度為1220~1260°C，鑄坯在爐時間為 120-180min。終乳溫度在翼緣外側(cè)為910°C，乳材在冷床自然冷卻。
[0012] 優(yōu)選的，所述乳材的規(guī)格為Hl75X90X 5X8。
[0013] 本發(fā)明針對高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼在成分、冶煉及乳制過程中的問題，提供了一 種420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼及其制備方法，本發(fā)明的力學(xué)性能良好，屈服強(qiáng)度大于 427MPa，抗拉強(qiáng)度大于641MPa，屈強(qiáng)比0. 64~0. 67。
[0014] 同目前型鋼及生產(chǎn)方法比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1.該產(chǎn)品同時具有高強(qiáng)度和低屈強(qiáng)比兩個特點(diǎn)，可有效增強(qiáng)其變形吸收能力，可 提高建筑物在極限動載荷下的安全性能。
[0016] 2.簡化煉鋼工序流程，工藝控制簡單，合金回收率穩(wěn)定，乳制工序采用高溫快燒， 終乳溫度較高，可有效降低乳機(jī)負(fù)荷，提高生產(chǎn)效率。
[0017] 3.乳后不控冷且不需進(jìn)行熱處理，完成420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼的成分設(shè) 計及生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。
[0018] 4.通過成分調(diào)整，解決了原有煉鋼、乳鋼設(shè)備工藝?yán)匣?，難以適應(yīng)高附加值H型鋼 產(chǎn)品生產(chǎn)的難題，為實(shí)現(xiàn)普碳型鋼生產(chǎn)線向高強(qiáng)度專用H型鋼生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變奠定基礎(chǔ)。
[0019] 5.本發(fā)明的力學(xué)性能良好，屈服強(qiáng)度大于427MPa，抗拉強(qiáng)度大于641MPa，屈強(qiáng)比 0. 64 ~0. 67。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 如下為本發(fā)明的實(shí)施例，其僅用于對本發(fā)明的解釋而并非限制。
[0021] 本發(fā)明主要通過優(yōu)化成分設(shè)計，結(jié)合控制加熱和乳制，使高終乳溫度工藝條件下 生產(chǎn)420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼成為可能，實(shí)現(xiàn)了該類產(chǎn)品的低成本生產(chǎn)。
[0022] 如下實(shí)施例中H型鋼的化學(xué)成分的重量百分?jǐn)?shù)為：C 0. 11~0. 15%、Si 0. 20~ 0· 35%、Mn L 35 ~L 50%、P 彡 0· 035%、S 彡 0· 025%，Cu 0· 25-0. 30%，Cr 0· 40-0. 45， Ni 0.20-0. 30%，Nb 0.20-0. 30%，其余為鐵和微量雜質(zhì)。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼的制備方法包括脫硫、轉(zhuǎn)爐 冶煉（例如，80噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉）、矩型坯全保護(hù)連鑄、乳制（例如，1-3乳機(jī)布置型式 生產(chǎn)線乳制）。
[0024] 如下實(shí)施例中，連鑄過程采用長水口全程保護(hù)澆鑄。
[0025] 本發(fā)明未提及的工序以及下文提到而本發(fā)明未作解釋的術(shù)語，均可采用現(xiàn)有技術(shù) 或可參見現(xiàn)有技術(shù)，如二冷為二次冷卻區(qū)。
[0026] 本發(fā)明采用如下的方法制備H型鋼：
[0027] (1)鐵水到脫硫站，脫硫后保證鐵水中的硫含量為彡0. 020wt%。
[0028] (2)轉(zhuǎn)爐冶煉：采用硅錳、中碳錳鐵、銅粒、鎳板、中碳鉻鐵、鈮鐵進(jìn)行合金化，合金 成分按中限控制；銅粒、鎳板隨爐料加入，其余合金在鋼水出至四分之一時，分批加入鋼水 出至四分之三時加完。鋁錳鐵脫氧，鋁錳鐵加入量2. 0-2. 5kg/t。
[0029] (3)連鑄：中間包烘烤溫度為1100°C，結(jié)晶器對弧，使用全程保護(hù)澆注，其中， 二冷采用弱冷，結(jié)晶器采用非正弦振動，中間包采用低碳堿性覆蓋劑，覆蓋劑加入量為 1~I. 5kg/t鋼，液相線溫度為1517. 8°C，中間包過熱度按20~25°C控制，鑄坯規(guī)格為 165mmX200mm，拉速為 L 0 ~I. 4m/min。
[0030] (4)加熱爐的均熱溫度為1220~1260°C，鑄坯在爐時間為120-180min。終乳溫度 在翼緣外側(cè)為910°C，乳材在冷床自然冷卻，乳材的規(guī)格為H175 X 90 X 5 X 8。
[0031] 制備獲得的型鋼的化學(xué)成分重量百分比見表1，乳材力學(xué)性能記錄表見表2。
[0032] 表1 :鋼的化學(xué)成分重量百分比％
[0034] 表2 :乳材力學(xué)性能記錄表
[0037] 從上表可看出，本發(fā)明的產(chǎn)品同時具有高強(qiáng)度和低屈強(qiáng)比兩個特點(diǎn)，可有效增強(qiáng) 其變形吸收能力；煉鋼工序流程簡單，合金回收率穩(wěn)定，乳制工序采用高溫快燒，終乳溫度 較高，可有效降低乳機(jī)負(fù)荷，提高生產(chǎn)效率；乳后不控冷且不需進(jìn)行熱處理，完成420MPa級 高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼的成分設(shè)計及生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本。
[0038] 本發(fā)明的力學(xué)性能良好，屈服強(qiáng)度大于427MPa，抗拉強(qiáng)度大于641MPa，屈強(qiáng)比 0. 64 ~0. 67^
[0039] 最后需要說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參 照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對本 發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比Η型鋼，其特征在于，所述Η型鋼的化學(xué)成分的重 量百分?jǐn)?shù)為：C0.11~0.15%、Si0.20~0.35%、Μη1.35~1.50%、Ρ彡0.035%、 S彡0· 025%，Cu0· 25-0. 30%，Cr0· 40-0. 45,Ni0· 20-0. 30%，Nb0· 20-0. 30%，其余為 鐵和微量雜質(zhì)。2. 權(quán)利要求1所述Η型鋼的制備方法，所述制備方法包括鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精 煉、矩型坯連鑄和乳制步驟，所述鐵水預(yù)脫硫步驟后鐵水中的硫含量不高于0. 020wt% ;轉(zhuǎn) 爐冶煉采用頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉；矩型坯連鑄為全程保護(hù)澆注，并確保大包掛長水口開澆。。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐冶煉步驟中，采用硅猛、中碳錳鐵、銅 粒、鎳板、中碳鉻鐵和鈮鐵進(jìn)行合金化，合金成分按中限控制；銅粒、鎳板隨爐料加入，其余 合金在鋼水出至四分之一時，分批加入鋼水出至四分之三時加完。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐冶煉步驟中使用鋁錳鐵脫氧，其加入 量為 2. 0-2. 5kg/t。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，連鑄步驟中，中間包烘烤溫度為 1100。。， 其中，二次冷卻區(qū)采用弱冷，結(jié)晶器采用非正弦振動，中間包采用低碳堿性覆蓋劑，覆 蓋劑加入量為1~1. 5kg/t鋼，液相線溫度為1517. 8°C，中間包過熱度按20~25°C控制， 鑄還規(guī)格為165mmX200mm，拉速為1. 0~1. 4m/min。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在乳制步驟中，加熱爐的均熱溫度為 1220~1260°C，鑄坯在爐時間為120-180min，終乳溫度在翼緣外側(cè)為910°C，乳材在冷床自 然冷卻。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種420MPa級高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比H型鋼及其制備方法，所述H型鋼的化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)計為：C？0.11～0.15％、Si？0.20～0.35％、Mn？1.35～1.50％、P≤0.035％、S≤0.025％，Cu？0.25-0.30％，Cr？0.40-0.45，Ni？0.20-0.30％，Nb？0.20-0.30％，其余為鐵和微量雜質(zhì)。本發(fā)明通過優(yōu)化成分設(shè)計，結(jié)合控制加熱，使高終軋溫度工藝條件下生產(chǎn)420MPa級低屈強(qiáng)比H型鋼成為可能，并實(shí)現(xiàn)了該類產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。本發(fā)明的力學(xué)性能良好，屈服強(qiáng)度大于427MPa，抗拉強(qiáng)度大于641MPa，屈強(qiáng)比0.64～0.67。
【IPC分類】C21D7/13, C22C38/12, C22C38/02, C22C38/18, C22C38/04, C22C33/06, C22C38/16, C22C38/08
【公開號】CN105401075
【申請?zhí)枴緾N201510788520
【發(fā)明人】付常偉
【申請人】山東鋼鐵股份有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月16日