一种低成本正火轧制热轧h型钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶炼技术领域，具体地，本发明涉及一种低成本正火乳制热乳H型钢 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] H型钢作为一种良好的经济型材料，广泛应用于高层建筑、机场、化工及石油天然 气行业。北极拥有丰富的石油天然气资源，该地区资源开发项目数量将明显增多，对于耐极 低温钢材的需求也将大幅提高。同时随着北极航道的开通，比现有苏伊士运河货运时间缩 短10天以上，也加速了造船业对耐极低温钢材的需求。因该地区常年温度处在_40°C以下， 对热乳H型钢的性能提出了更为苛刻的要求，传统材质的热乳H型钢无论从强度、耐低温性 能还是焊接使用性方面都完全不能满足该地区的材料使用要求。
[0003] 中国发明专利申请CN103667910A公开了一种具有良好低温冲击韧性的热乳H型 钢及其制造方法，该钢按质量百分比由如下化学成分组成：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%，其余为Fe及不可避免的杂质。此发明采用Nb、 V、Ti、等多种微合金化元素，成本相对较高，加热温度相对高，且终乳温度要求控制在880°C 以下。
[0004] 中国发明专利CN102021475A公开了一种耐低温结构用热乳H型钢的制备方法， 此发明钢成分重量百分比为：C 0.12~0.22%，Si 0.10~(λ 4%，Mn Ll~L50%， P < 0. 025%，S < 0. 025%，Nb 0. 02~0. 05% ;其余为铁和微量杂质。该发明乳制过程需 要乳制变形制度采用大压下量开坯，大压下率终乳；大压下率终乳，指的是在终乳最后2道 次，要求快速连续乳制，以实现末2道累积压下率为30 %~40 %，将精乳道次变形量控制在 60%~70%，加入了 Nb微合金化，需要乳制过程保证充分的大压下，对乳机能力要求高。
[0005] 中国发明专利CN102618781A公开了一种耐低温结构用热乳H型钢及其制备方法， 此发明钢成分重量百分比为：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%，余量为铁和微量杂质，产品极限低温温度为 纵向-20°C。
[0006] 中国发明专利CN101255527公开了一种具有良好低温冲击韧性的加硼H型钢及 其制备方法，此发明钢成分重量百分比为：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%，余量为铁 和微量杂质。该发明中主要通过加入了 Nb和B微合金化，产品低温温度为纵向-40°C，低温 冲击韧性也不是很高，用铝脱氧，容易造成连铸过程的水口堵塞。
[0007] 上述专利中，生产成本高，连铸过程中水口容易堵塞，加热温度高，精乳变形累积 压下率要求比较大，终乳温度要求低，但容易引起乳机负荷大，乳件弯曲和偏头、尺寸不易 控制，乳制过程中容易发生堆钢等事故，对设备危害风险大，最终导致H型钢综合性能和成 品尺寸合格率比较低。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于，提供一种低成本正火乳制热乳H型钢，该钢具有生产成本低、 强度高、低温韧性好、焊接使用性能优良等特点，满足了极寒地区、LNG项目、海上石油平台 项目等领域热乳H型钢材料的应用需求。
[0009] 为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0010] 一种低成本正火乳制热乳H型钢，所述H型钢的化学成分按重量百分比为: 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,其余为Fe及不可避免的杂质。
[0011] 所述 H 型钢的碳当量 CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 彡 0· 38 ;裂纹敏感 系数 Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B 彡 0· 20。
[0012] 本发明的另一个目的在于，本发明还提供了生产上述H型钢的制备方法，该方法 包括如下步骤：
[0013] 铁水预处理一转炉冶炼一LF精炼一矩形坯连铸一加热一高压水除鳞一乳制与冷 却一矫直一定尺锯切一收集码垛，具体为：
[0014] 1)转炉冶炼
[0015] 采用低的含硫和含砷高炉铁水，一般要求铁水硫含量[S] < 0.02%，砷含量 [S] <0· 0005%，冶炼终点控制：[S]〈0. 015%，[Ρ]〈0· 015% ;将预处理的铁水和优质废钢 按设计比例加入顶底复吹转炉，造渣制度采用单渣工艺冶炼，合理控制终渣碱度和终点目 标值；挡渣出钢，杜绝大量下渣，出钢过程采用铝锰铁脱氧合金化，利用钒铁、钒氮微合金 化，按照钒微合金化合金控制目标值，按钒铁：钒氮=1:3比例添加，钢水出至四分之一时， 分批加入脱氧剂、娃铁、金属猛、钥^氮、钥^铁合金，钢水出至四分之三时加完，确保转炉成分 达到内控目标要求；
[0016] 2) LF精炼操作
[0017] 进站取初样后定氧和定Al含量，如[0] <20ppm，喂入Al线调整Al含量至目标控 制值。如氧位不能达到要求，则调整氧位后喂入Al线，喂线速度不小于3m/s ;全程按工艺 要求进行底吹氩，前期可根据情况适当调高氩气压力，起充分搅拌作用，出站前采用软吹， 保证夹杂物上浮，保证精炼软吹氩大于10分钟（如12min, 14min, 15min)，软吹要求包内钢 液微动，钢水不得裸露；出站前顶渣应达到白渣或黄白渣；精炼末期喂纯钙线100-150m/炉 (120m/ 炉，130m/ 炉，140m/ 炉）；精炼出站钢中[0]〈10ppm ;
[0018] 3)连铸
[0019] 连铸采用全保护浇注工艺，使用大包长水口，加密封圈；中间包采用塞棒包，可以 稳定钢水流速、结晶器液面波动以及铸坯拉速，防止浇注过程水口堵塞，过热度一般控制在 15~25°C ;结晶器采用电磁搅拌，可以均匀成分，减少偏析，保证了良好的铸坯内部质量。 铸坯拉速为0. 75~1.0 m/min ;将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成断面为240x375、 275x380、320x410 规格矩形坯；
[0020] 4)加热：
[0021] 坯料冷装入炉加热，加热、均热温度1180~ 1260°C (1200°C，1220°C，1230°C，1240°C )，加热时间 2· O ~4· O 小时（2. 5h, 2. 7h, 3. Oh)， 然后出炉进行乳制；
[0022] 5)乳制与冷却
[0023] 坯料经高压水除磷后，用辊道送至粗乳机和精乳机组，粗乳开乳温度 控制在1150 °C以上，精乳开乳温度980 °C以下，精乳累计压下率不小于10 % (10%，12%，15%，16% )。精乳采取降速乳制，乳速按60 %~75 %降速控制，终乳温 度控制在820°C~930°C (930°C，910°C，890°C，870°C )，以达到正火乳制的效果，乳 件在冷床进行自然冷却，产品温度降至120°C以下后，进矫直机进行矫直，乳材成品规 格范围为 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] 本发明只用相对简单的V、Al微合金化，加热温度控制相对要低，终乳温度控制在 930°C以下即可，本发明精乳累计压下率只需控制不小于10%，对精乳乳机能力要求不高， 对设备损害风险小，本发明