一種特厚低韌脆轉(zhuǎn)變溫度的熱軋h型鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明設(shè)及一種特厚低初脆轉(zhuǎn)變溫度的熱社Η 型鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱社Η型鋼是由工字鋼優(yōu)化發(fā)展而成的一種性能更加優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，被廣 泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、汽車制造、海上石油平臺(tái)等方面，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色鋼材。尤其是高性 能厚壁Η型鋼，代表了 Η型鋼的發(fā)展方向，世界范圍內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用市場(chǎng)尤其是海洋工業(yè)和高 層建筑等高技術(shù)領(lǐng)域，也越來(lái)越多傾向于采用大尺寸厚壁、高性能Η型鋼，尤其是具有高強(qiáng) 度，良好低溫沖擊初性的特厚Η型鋼。
[0003] 中國(guó)發(fā)明專利CN101925685A設(shè)及一種初性、焊接性優(yōu)良的高強(qiáng)度厚鋼材及高強(qiáng)度 特厚Η型鋼，其中降低了 C量及Ν量，含有適量的81、111、抓、11、8、0，且巧日抓的含量滿足0-抓/ 7.74含0.004，粒徑為0.05~lOwii的含Ti氧化物的密度為30~300個(gè)/mm2，粒徑超過lOwii的 含Ti氧化物的密度為10個(gè)/mm2W下。該高強(qiáng)度厚鋼材的制造方法如下：在通過預(yù)脫氧處理 將溶解氧調(diào)整到0.005~0.015wt%后添加 Ti，進(jìn)而實(shí)施30分鐘W上的真空脫氣處理，在烙 煉后進(jìn)行連續(xù)鑄造而得到鋼巧，將該鋼巧加熱到1100~1350°C，進(jìn)行熱社使其厚度為40~ 150mm，然后進(jìn)行冷卻。其特點(diǎn)在于，高強(qiáng)度特厚Η型鋼厚度為40~150mm，屈服強(qiáng)度在450MPa W上、抗拉強(qiáng)度在550MPaW上、0°C夏比沖擊吸收能在47JW上。該發(fā)明通過降低C量及N量， 添加少量的Nb及B來(lái)提高澤透性和抑制片狀鐵素體的形成，W提高鋼的強(qiáng)度和初性，C-Nb/ 7.74含0.02 %，在添加 Ti之前進(jìn)行真空脫氣處理，使微細(xì)的含Ti氧化物分散在鋼中，防止 HAZ的粒徑的粗大化。社制包括兩次熱社，且社后直接進(jìn)行冷卻。此方法添加 B、師等裂紋敏 感性化學(xué)元素，增加了巧料的裂紋傾向，社后通過水冷提高產(chǎn)品的性能，在熱社自然冷卻狀 況下難W生產(chǎn)低初脆轉(zhuǎn)變溫度(初脆轉(zhuǎn)變溫度低于-65°C，耐-45~-65°C低溫夏比沖擊功化 型鋼。
[0004] 中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN103938079A(申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410209075.0)設(shè)及一種熱社Η型 鋼領(lǐng)域的低壓縮比超厚規(guī)格耐低溫型熱社Η型鋼及其生產(chǎn)方法。該Η型鋼按重量百分比由W 下化學(xué)成分組成：(：0.11~0.19%，510.15~0.30%，]\1111.30~1.55%，口<0.02%，5< 0.008%，TiO.008~0.020%，V0.015~0.055%，其余為化及不可避免的雜質(zhì)。該Η型鋼的生 產(chǎn)方法依次包括轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、LF精煉、異型巧全保護(hù)連鑄、加熱、社制W及冷卻工序，最 終得到翼緣厚為30mmW上、壓縮比小于3的表面質(zhì)量良好的低溫?zé)嵘绂弯摚?20°C縱向平均 沖擊功為150JW上，其具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。此方法采用異形巧全保護(hù)連鑄技術(shù)，抑制 N氣體含量，W提高產(chǎn)品性能，具備耐-2(TC低溫夏比沖擊功，但是全保護(hù)連鑄技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度 較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小社制壓縮比條件下生產(chǎn)特厚 (翼緣厚度在25mm~36mm之間)低初脆轉(zhuǎn)變溫度大規(guī)格熱社Η型鋼的方法W及此法生產(chǎn)的特 厚低初脆轉(zhuǎn)變溫度的熱社Η型鋼。Η型鋼的翼緣厚度在25mm~36mm之間，腹板高度在700mm~ 1000mm之間，社制壓縮比小于3.5(巧料厚度為85mm，H型鋼成品的翼緣厚度在25mm~36mm之 間，對(duì)應(yīng)壓縮比為3.4~2.4)，采用熱社工藝(不采用水冷、超快冷、熱處理等工藝)生產(chǎn)。最 終產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度在400Mpa W上，抗拉強(qiáng)度500Mpa W上、初脆轉(zhuǎn)變溫度低于-65°C，具有良 好耐-45~-65°C低溫夏比沖擊功。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 本發(fā)明的特厚低初脆轉(zhuǎn)變溫度的熱社Η型鋼，其化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比計(jì)包括： C0.08%~0.15%、Si0.10%~0.40%、Mnl.0%~1.5%、P<0.015%、S< 0.008%、V 0.020%~0.070%、Ti 0.005%~0.025%、N 0.006%~0.015%、Ni0.10%~0.50%，其 余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的熱社Η型鋼，其中，所述熱社Η型鋼的翼緣厚度在25~36mm之間，其屈 服強(qiáng)度含420Mpa，抗拉強(qiáng)度^OOMpa，延伸率含25.0%，-45°C夏比V型沖擊功大于160J，-55 °C夏比V型沖擊功大于120J，-65°C夏比V型沖擊功大于100J，初脆轉(zhuǎn)變溫度低于-65°C。
[0009] 本發(fā)明提供的一種上述特厚低初脆轉(zhuǎn)變溫度的熱社Η型鋼的生產(chǎn)方法，包括W下 步驟：
[0010] 1)鐵水預(yù)處理:鐵水罐中加入脫硫劑(生石灰、純化顆粒儀)進(jìn)行脫硫處理，將鐵水 硫含量巧制在0.020wt % W下，同時(shí)在脫硫完畢后化凈鐵水表面的渣；
[0011] 2)轉(zhuǎn)爐冶煉:采用金屬儘、娃鐵、饑氮、饑鐵、儀板進(jìn)行合金化，采用娃巧領(lǐng)進(jìn)行脫 氧，調(diào)整鋼水中V的含量0.020wt%~0.070wt%，N的含量0.006wt%~0.015wt% ;
[0012] 3)LF精煉:先將鋼水中氧含量控制在50ppmW下，然后將鋼水中Ti的含量調(diào)整至 0.005wt%~0.025wt%;
[0013] 4)連鑄:連鑄采用半保護(hù)誘注，二冷采用弱冷模式，中間包采用低碳?jí)A性覆蓋劑， 得到厚度為70~85mm無(wú)裂紋缺陷表面良好的連鑄巧；
[0014] 5)熱社:將所述連鑄后得到的連鑄巧進(jìn)行緩冷后，將連鑄巧加熱至1200~1250°C 并進(jìn)行均熱，連鑄巧經(jīng)粗社、精社后，終社溫度控制在860~90(TC之間，粗社、精社每道次的 壓下率大于20% ;社件自然冷卻至700~750°C后進(jìn)行立冷，制得翼緣厚度在25~36mm之間 的特厚熱社Η型鋼。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，作為優(yōu)選地，步驟5)所述連鑄巧進(jìn)行緩冷后，待溫度降至 300°C W下后，將連鑄巧加熱至1200~1250°C。步驟5)所述連鑄巧加熱時(shí)，連鑄巧總在爐時(shí) 間為240min~300min之間，均熱時(shí)間在40min~60min之間。
[0016] 上述制造方法的原理為：（1)通過連鑄巧緩冷后，得到較為細(xì)小的晶粒組織，避免 出現(xiàn)混晶組織；（2)含鐵鋼種，所形成的彌散鐵的氧化物、氮化物在加熱過程中阻止晶粒粗 化，提高晶粒粗化溫度，避免得到粗大的奧氏體晶粒組織；（3)較長(zhǎng)的加熱過程盡管不利于 得到細(xì)化的晶粒組織，但是有利于合金元素的擴(kuò)散，得到更為均勻的組織，并避免產(chǎn)生帶狀 組織、偏析等缺陷。（4)采用再結(jié)晶區(qū)社制技術(shù)，控制社制溫度在86(TCW上(再結(jié)晶區(qū)開始 溫度），并通過控制壓下率，來(lái)達(dá)到晶粒細(xì)化的效果。
[0017] 本發(fā)明方法制造的翼緣厚度在25mm~36mm之間的特厚Η型鋼，能夠在社制壓縮比 小于3.5情況下（例如，巧料厚度為85mm，Η型鋼成品的翼緣厚度在25mm~36mm之間，對(duì)應(yīng)壓 縮比為3.4~2.4)，具有高強(qiáng)度、耐低溫初性夏比沖擊功，其屈服強(qiáng)度含420Mpa，抗拉強(qiáng)度> SOOMpa，延伸率>25.0%，-45°C夏比V型沖擊功大于160J，-55°C夏比V型沖擊功大于120J，- 65°C夏比V型沖擊功大于100J，初脆轉(zhuǎn)變溫度低于-65°C。
[0018] 本發(fā)明特意加入N元素，采用V-Ti-N-Ni微合金化，很好地解決了受異型巧規(guī)格小、 加熱溫度高，社制成品規(guī)格厚等因素限制，導(dǎo)致壓縮比不足，社制負(fù)荷大且終社溫度高，進(jìn) 而使得Η型鋼的初脆轉(zhuǎn)變溫度較高、產(chǎn)品強(qiáng)度較低的問題。
[0019] 具體地，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0020] 應(yīng)用V-Ti-N-Ni復(fù)合微合金化成分體系來(lái)提高特厚Η型鋼的耐低溫性能，一方面，Ν 元素被認(rèn)為是鋼中的有害元素，無(wú)法提高鋼材的性能，通過主動(dòng)添加 Ν元素，控制Ti在高溫 階段與N形成TiN可W在加熱階段細(xì)化原始奧氏體晶粒，提高奧氏體粗化溫度，鋼材中存在