一種低成本正火軋制熱軋h型鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種低成本正火乳制熱乳H型鋼 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] H型鋼作為一種良好的經(jīng)濟型材料，廣泛應(yīng)用于高層建筑、機場、化工及石油天然 氣行業(yè)。北極擁有豐富的石油天然氣資源，該地區(qū)資源開發(fā)項目數(shù)量將明顯增多，對于耐極 低溫鋼材的需求也將大幅提高。同時隨著北極航道的開通，比現(xiàn)有蘇伊士運河貨運時間縮 短10天以上，也加速了造船業(yè)對耐極低溫鋼材的需求。因該地區(qū)常年溫度處在_40°C以下， 對熱乳H型鋼的性能提出了更為苛刻的要求，傳統(tǒng)材質(zhì)的熱乳H型鋼無論從強度、耐低溫性 能還是焊接使用性方面都完全不能滿足該地區(qū)的材料使用要求。
[0003] 中國發(fā)明專利申請CN103667910A公開了一種具有良好低溫沖擊韌性的熱乳H型 鋼及其制造方法，該鋼按質(zhì)量百分比由如下化學成分組成：C 0.05~0. 18%，SiO. 15~ 0. 40%，Mnl. 0 ~I. 50%，V 0. 010 ~0. 050%，Nb 0. 015 ~0. 050%，Ti0. 005 ~0. 025%， AK 0. 035%，P < 0. 020%，S < 0. 015%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。此發(fā)明采用Nb、 V、Ti、等多種微合金化元素，成本相對較高，加熱溫度相對高，且終乳溫度要求控制在880°C 以下。
[0004] 中國發(fā)明專利CN102021475A公開了一種耐低溫結(jié)構(gòu)用熱乳H型鋼的制備方法， 此發(fā)明鋼成分重量百分比為：C 0.12~0.22%，Si 0.10~(λ 4%，Mn Ll~L50%， P < 0. 025%，S < 0. 025%，Nb 0. 02~0. 05% ;其余為鐵和微量雜質(zhì)。該發(fā)明乳制過程需 要乳制變形制度采用大壓下量開坯，大壓下率終乳；大壓下率終乳，指的是在終乳最后2道 次，要求快速連續(xù)乳制，以實現(xiàn)末2道累積壓下率為30 %~40 %，將精乳道次變形量控制在 60%~70%，加入了 Nb微合金化，需要乳制過程保證充分的大壓下，對乳機能力要求高。
[0005] 中國發(fā)明專利CN102618781A公開了一種耐低溫結(jié)構(gòu)用熱乳H型鋼及其制備方法， 此發(fā)明鋼成分重量百分比為：C 0.12~0.22%，Mn L 10~L 50%，Si 0.10~0.40%， P彡0. 025%，S彡0. 025%，V 0. 01~0. 05%，余量為鐵和微量雜質(zhì)，產(chǎn)品極限低溫溫度為 縱向-20°C。
[0006] 中國發(fā)明專利CN101255527公開了一種具有良好低溫沖擊韌性的加硼H型鋼及 其制備方法，此發(fā)明鋼成分重量百分比為：C0.0 8~0. 20%，MnL 00~1. 60%，SiO. 10~ 0· 55%，P 彡 0· 025%，S 彡 0· 025%，Nb0.0 15 ~0· 035%，B0. 0005 ~0· 0012%，余量為鐵 和微量雜質(zhì)。該發(fā)明中主要通過加入了 Nb和B微合金化，產(chǎn)品低溫溫度為縱向-40°C，低溫 沖擊韌性也不是很高，用鋁脫氧，容易造成連鑄過程的水口堵塞。
[0007] 上述專利中，生產(chǎn)成本高，連鑄過程中水口容易堵塞，加熱溫度高，精乳變形累積 壓下率要求比較大，終乳溫度要求低，但容易引起乳機負荷大，乳件彎曲和偏頭、尺寸不易 控制，乳制過程中容易發(fā)生堆鋼等事故，對設(shè)備危害風險大，最終導致H型鋼綜合性能和成 品尺寸合格率比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，提供一種低成本正火乳制熱乳H型鋼，該鋼具有生產(chǎn)成本低、 強度高、低溫韌性好、焊接使用性能優(yōu)良等特點，滿足了極寒地區(qū)、LNG項目、海上石油平臺 項目等領(lǐng)域熱乳H型鋼材料的應(yīng)用需求。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0010] 一種低成本正火乳制熱乳H型鋼，所述H型鋼的化學成分按重量百分比為: C :0· 04 ~0· 15, Si :0· 15 ~0· 50, Mn :0· 95 ~L 65, P 彡 0· 020, S 彡 0· 015, Al :0· 02 ~ 0· 050, Cu 彡 0· 55, Cr 彡 0· 30, Ni 彡 0· 50, Mo 彡 0· 10, B 彡 0· 03, V :0· 02 ~0· 060， As+Sn+P+S < 0. 04,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0011] 所述 H 型鋼的碳當量 CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 彡 0· 38 ;裂紋敏感 系數(shù) Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B 彡 0· 20。
[0012] 本發(fā)明的另一個目的在于，本發(fā)明還提供了生產(chǎn)上述H型鋼的制備方法，該方法 包括如下步驟：
[0013] 鐵水預處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一矩形坯連鑄一加熱一高壓水除鱗一乳制與冷 卻一矯直一定尺鋸切一收集碼垛，具體為：
[0014] 1)轉(zhuǎn)爐冶煉
[0015] 采用低的含硫和含砷高爐鐵水，一般要求鐵水硫含量[S] < 0.02%，砷含量 [S] <0· 0005%，冶煉終點控制：[S]〈0. 015%，[Ρ]〈0· 015% ;將預處理的鐵水和優(yōu)質(zhì)廢鋼 按設(shè)計比例加入頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐，造渣制度采用單渣工藝冶煉，合理控制終渣堿度和終點目 標值；擋渣出鋼，杜絕大量下渣，出鋼過程采用鋁錳鐵脫氧合金化，利用釩鐵、釩氮微合金 化，按照釩微合金化合金控制目標值，按釩鐵：釩氮=1:3比例添加，鋼水出至四分之一時， 分批加入脫氧劑、娃鐵、金屬猛、鑰^氮、鑰^鐵合金，鋼水出至四分之三時加完，確保轉(zhuǎn)爐成分 達到內(nèi)控目標要求；
[0016] 2) LF精煉操作
[0017] 進站取初樣后定氧和定Al含量，如[0] <20ppm，喂入Al線調(diào)整Al含量至目標控 制值。如氧位不能達到要求，則調(diào)整氧位后喂入Al線，喂線速度不小于3m/s ;全程按工藝 要求進行底吹氬，前期可根據(jù)情況適當調(diào)高氬氣壓力，起充分攪拌作用，出站前采用軟吹， 保證夾雜物上浮，保證精煉軟吹氬大于10分鐘（如12min, 14min, 15min)，軟吹要求包內(nèi)鋼 液微動，鋼水不得裸露；出站前頂渣應(yīng)達到白渣或黃白渣；精煉末期喂純鈣線100-150m/爐 (120m/ 爐，130m/ 爐，140m/ 爐）；精煉出站鋼中[0]〈10ppm ;
[0018] 3)連鑄
[0019] 連鑄采用全保護澆注工藝，使用大包長水口，加密封圈；中間包采用塞棒包，可以 穩(wěn)定鋼水流速、結(jié)晶器液面波動以及鑄坯拉速，防止?jié)沧⑦^程水口堵塞，過熱度一般控制在 15~25°C ;結(jié)晶器采用電磁攪拌，可以均勻成分，減少偏析，保證了良好的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。 鑄坯拉速為0. 75~1.0 m/min ;將按化學成分設(shè)計冶煉好的鋼水澆鑄成斷面為240x375、 275x380、320x410 規(guī)格矩形坯；
[0020] 4)加熱：
[0021] 坯料冷裝入爐加熱，加熱、均熱溫度1180~ 1260°C (1200°C，1220°C，1230°C，1240°C )，加熱時間 2· O ~4· O 小時（2. 5h, 2. 7h, 3. Oh)， 然后出爐進行乳制；
[0022] 5)乳制與冷卻
[0023] 坯料經(jīng)高壓水除磷后，用輥道送至粗乳機和精乳機組，粗乳開乳溫度 控制在1150 °C以上，精乳開乳溫度980 °C以下，精乳累計壓下率不小于10 % (10%，12%，15%，16% )。精乳采取降速乳制，乳速按60 %~75 %降速控制，終乳溫 度控制在820°C~930°C (930°C，910°C，890°C，870°C )，以達到正火乳制的效果，乳 件在冷床進行自然冷卻，產(chǎn)品溫度降至120°C以下后，進矯直機進行矯直，乳材成品規(guī) 格范圍為 HE160A(152*160*6*9)/HE160B (160*160*8*13)~HE220A (210*220*7*11)/ HE220B(220*220*9*15)，IPE240 (240*120*6.2*9. 8)~IPE400(400*180*8. 6*13. 5)。
[0024] 本發(fā)明只用相對簡單的V、Al微合金化，加熱溫度控制相對要低，終乳溫度控制在 930°C以下即可，本發(fā)明精乳累計壓下率只需控制不小于10%，對精乳乳機能力要求不高， 對設(shè)備損害風險小，本發(fā)明