專(zhuān)利名稱(chēng)：一種屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝。
背景技術(shù)：
耐候H型鋼主要用在重載火車(chē)車(chē)箱大梁、橋梁等的制造上，其在減重、延長(zhǎng)使用壽命、提速、增加貨運(yùn)量和降低物流成本等方面都起著重要的作用。特別是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸行業(yè)向高速化、重載化、長(zhǎng)壽化方向邁進(jìn)，迫切需要高耐候性、高強(qiáng)度、高韌性的熱軋H型鋼。由于高耐候性H型鋼在要求高的耐候性的同時(shí)，還要求高的強(qiáng)度、優(yōu)良的低溫沖擊韌性和焊接性能，以及良好的表面質(zhì)量，因此對(duì)冶金工藝過(guò)程和設(shè)備控制水平要求很高。目前我國(guó)的H型鋼生產(chǎn)企業(yè)已開(kāi)發(fā)出屈服強(qiáng)度345MPa、420MPa等級(jí)別的耐候H型鋼，為保證鋼的強(qiáng)度等指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，都是采用添加較高含量合金元素Nb、V、Mn的熱軋方法生產(chǎn)，其軋制工藝為: 料加熱一開(kāi)還機(jī)軋制一萬(wàn)能軋機(jī)軋制。如屈服強(qiáng)度為420MPa級(jí)的Q420NQR1熱軋H型鋼V含量高達(dá)0.10 0.14wt%, Mn含量高達(dá)1.40 1.60wt%,合金元素含量較高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高；屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)H型鋼的合金元素含量更高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本進(jìn)一步提高；同時(shí)由于合金元素含量較高，鋼焊接性能惡化。針對(duì)這種現(xiàn)狀，公開(kāi)號(hào)為CN102644035A，
公開(kāi)日為2012年8月22日，名稱(chēng)為“屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)高耐候性熱軋H型鋼軋后冷卻方法”的專(zhuān)利文獻(xiàn)，公開(kāi)了屈服強(qiáng)度為460MPa級(jí)高耐候性熱軋H型鋼的軋制方法；其以Nb代替較高用量的V，以Nb微合金化，配合其他較低含量的合金元素，以此在降低成本的情況下，制造出屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)高耐候性熱軋H型鋼，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。·但此專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)的屈服強(qiáng)度460MPa級(jí)高耐候性熱軋H型鋼中，Nb含量范圍為
0.02 0.04wt%,以Nb代替較高用量的V，配合其他較低用量的合金元素，制得的高耐候性熱軋H型鋼產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足鋼種強(qiáng)度要求，且生產(chǎn)成本大幅度降低，但隨生產(chǎn)率的上升，生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了一些不能克服的質(zhì)量缺陷。經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，根本原因在于Nb有一定的表面裂紋敏感性，特別是Nb含量較高后，Nb的裂紋敏感性較強(qiáng)，另外由于異型坯為復(fù)雜斷面，連鑄坯由于冷卻不均勻容易出現(xiàn)的表面裂紋等冶金缺陷的機(jī)率上升；且為提高高耐候性熱軋H型鋼強(qiáng)度，在鋼坯穿水冷卻后，裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，形成縱向通條裂紋，導(dǎo)致H型鋼報(bào)廢率上升，H型鋼表面質(zhì)量及成材率下降，增加了生產(chǎn)成本，降低了合同兌現(xiàn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在降低成本的情況下，能大幅度提高H型鋼表面質(zhì)量和成材率，滿(mǎn)足高耐候性性能要求的屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，該450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)(wt%)，成分配比為:C:0.09 0.11，S1:0.45 0.52，Mn:
1.25 1.38, P:0.015 0.022, S:0.008 0.014, Cu:0.27 0.33, Cr:0.35 0.42, Ni:
0.25 0.32，V:0.073 0.087，AlS:0.010 0.025，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，H型鋼的生產(chǎn)工藝過(guò)程為:鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一吹氬站一LF精煉一異型坯全保護(hù)澆鑄一H型鋼軋制一軋后兩段式快速冷卻一鋼材余熱回溫；軋制工藝參數(shù)為:異型坯經(jīng)加熱爐加熱至1225 1255°C;開(kāi)坯機(jī)軋制階段開(kāi)軋溫度1125 1145°C，萬(wàn)能軋機(jī)開(kāi)軋溫度932 955°C，終軋溫度883 898°C ；軋后采用兩段式快速冷卻方法對(duì)軋件進(jìn)行冷卻處理，第一段快速冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼由880 895°C冷卻至665 696°C，冷卻速度為85 120°C /s ;隨后軋件進(jìn)入第二段快速冷卻，第二段快速冷卻工藝參數(shù):H型鋼由660 695°C冷卻至530 572°C，冷卻速度為37 470C /S。鋼材余熱回溫 至700 750°C ;余熱回溫相當(dāng)于鋼坯冷卻后自回火，有效提高了鋼坯的韌性和塑性，克服鋼坯在驟降溫至530 572°C時(shí)韌性降低的缺陷；進(jìn)一步提高了 H型鋼的產(chǎn)品性能，使得含釩耐候熱軋H型鋼滿(mǎn)足屈服強(qiáng)度450MPa高耐候性性能要求。對(duì)軋件進(jìn)行兩段式快速冷卻時(shí)，對(duì)H型鋼翼緣和腹板采用冷卻水冷卻的方式；實(shí)際操作時(shí)，根據(jù)H型鋼規(guī)格，在H型鋼翼緣及腹板外側(cè)設(shè)置一組或多組噴嘴，使用水泵動(dòng)力控制裝置控制冷卻水的壓力和流量，來(lái)控制兩段式快速冷卻的冷卻速度。冷卻水溫度控制在18 23°C。本發(fā)明的有益效果為:在綜合考慮成本及質(zhì)量的情況下，該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，采用較低含量的合金元素，通過(guò)對(duì)鋼種成分配比的合理選擇，再配合合理的軋制工藝；利用細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化機(jī)制，得到表層為單相下貝氏體或鐵素體+單相下貝氏體，內(nèi)部為鐵素體+珠光體的復(fù)相組織的細(xì)小晶粒的H型鋼組織；下貝氏體不僅能夠增加該鋼種的強(qiáng)度、塑性及韌性，且能減少鋼種變形及開(kāi)裂，極大的提高了鋼種性能及表面質(zhì)量；該H型鋼強(qiáng)度高，鋼種性能好,不僅成材率高,且成本相對(duì)大幅度降低；且在采用較低含量合金元素V微合金化，再配合相對(duì)應(yīng)的軋制工藝后，該450MPa級(jí)耐候熱軋H型鋼，軋件的裂紋敏感性降低70%以上，表面質(zhì)量?jī)?yōu)異，能夠極大提高合同兌現(xiàn)率。該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝生產(chǎn)的H型鋼，屈服強(qiáng)度彡478MPa，抗拉強(qiáng)度彡583 MPa，延伸率為22.5%以上；-40°C縱向V型沖擊功為128J以上；與普通Q345B相比，相對(duì)腐蝕速率達(dá)到44.0%以上。


下面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書(shū)各幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明:圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的表面顯微結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2得到的450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的表面顯微結(jié)構(gòu)圖4為本發(fā)明實(shí)施例2得到的450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)圖；圖5為420MPa級(jí)的耐候H型鋼的表面顯微結(jié)構(gòu)圖；圖6為420MPa級(jí)的耐候H型鋼的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)具體實(shí)施例方式下面通過(guò)對(duì)最優(yōu)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施實(shí)例I該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比(wt%)計(jì)，成分為:C:0.09, Si:0.47, Mn:1.35, P:0.021,S:0.012，Cu:0.27，Cr:0.41，N1:0.29，V:0.073，Als:0.010，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝為:以規(guī)格為600X200X11X17的H型鋼為例，異型坯在加熱爐內(nèi)加熱至1235°C ;開(kāi)坯機(jī)軋制階段開(kāi)軋溫度1142°C，萬(wàn)能軋機(jī)的開(kāi)軋溫度935°C，終軋溫度883°C ；軋后立即采用兩段式快速水冷卻，第一段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為880°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為672°C，冷卻速度為110°C /s ;第二段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi) 始冷卻時(shí)溫度為670°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為530°C，冷卻速度為45°C /
SoH型鋼余熱回溫至710°C。該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝制得的H型鋼性能參數(shù)是:屈服強(qiáng)度為481MPa，抗拉強(qiáng)度為583MPa，延伸率為24.5%，- 40°C縱向V型沖擊功為150J ；與普通Q345B鍘相比，相對(duì)腐蝕速率可達(dá)到49.0%。實(shí)施實(shí)例2該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比(wt%)計(jì)，成分為:C:0.10，Si:0.52,Mn:1.38, P:0.015,S:0.008，Cu:0.32，Cr:0.42，N1:0.30，V:0.087，AlS:0.025，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼軋制工藝為:以規(guī)格為600X200X11X17的H型鋼為例，異型坯在加熱爐內(nèi)加熱至1225°C ;開(kāi)坯機(jī)軋制階段開(kāi)軋溫度1125°C，萬(wàn)能軋機(jī)的開(kāi)軋溫度935°C，終軋溫度898°C ；軋后立即采用兩段式快速水冷卻，第一段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為895°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為690°C，冷卻速度為84°C /s ;第二段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為688°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為565°C，冷卻速度為37°C /s ；H型鋼余熱回溫至738°C。該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝制得的H型鋼性能參數(shù)是:屈服強(qiáng)度為468MPa，抗拉強(qiáng)度為603MPa，延伸率為23.0%，- 40°C縱向V型沖擊功為197J ；與普通Q345B鍘相比，相對(duì)腐蝕速率可達(dá)到47.0%。實(shí)施實(shí)例3該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比(wt%)計(jì)，成分為:C:0.11，Si:0.50，Mn:1.28，P:0.018，S:0.014，Cu:0.30，Cr:0.35，N1:0.25，V:0.081，AlS:0.016，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝為:以規(guī)格為600X200X11X17的H型鋼為例，異型坯在加熱爐內(nèi)加熱至1240°C ;開(kāi)坯機(jī)軋制階段開(kāi)軋溫度1145°C，萬(wàn)能軋機(jī)的開(kāi)軋溫度955°C，終軋溫度888°C ；軋后立即采用兩段式快速水冷卻，第一段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為884°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為696°C，冷卻速度為95°C /s ;第二段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為695°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為555°C，冷卻速度為47°C /s ；H型鋼余熱回溫至735°C。該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝制得的H型鋼性能參數(shù)是:屈服強(qiáng)度為478MPa，抗拉強(qiáng)度為593MPa，延伸率為22.5%，- 40°C縱向V型沖擊功為167J ；與普通Q345B鍘相比，相對(duì)腐蝕速率可達(dá)到44.0%。實(shí)施實(shí)例4該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比(wt%)計(jì)，成分為:C:0.10，Si:0.45, Mn:1.25, P:0.022,S:0.012，Cu:0.33，Cr:0.40，N1:0.32，V:0.085，AlS:0.020，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝為:以規(guī)格為600 X200X11X17的H型鋼為例，異型坯在加熱爐內(nèi)加熱至1255°C ;開(kāi)坯機(jī)軋制階段開(kāi)軋溫度1130°C，萬(wàn)能軋機(jī)的開(kāi)軋溫度932°C，終軋溫度892°C ;軋后立即采用兩段式快速水冷卻，第一段快速水冷卻工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為890°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為665°C，冷卻速度為120°C /s ;第二段快速工藝參數(shù)為:H型鋼的開(kāi)始冷卻時(shí)溫度為660°C，冷卻結(jié)束時(shí)溫度為572°C，冷卻速度為38°C /s ；H型鋼余熱回溫至745 °C。該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝制得的H型鋼性能參數(shù)是:屈服強(qiáng)度為482MPa，抗拉強(qiáng)度為603MPa，延伸率為25.0%，- 40°C縱向V型沖擊功為128J ；與普通Q345B鍘相比，相對(duì)腐蝕速率可達(dá)到47.0%。對(duì)軋件進(jìn)行兩段式快速冷卻時(shí)，對(duì)H型鋼翼緣和腹板采用冷卻水冷卻的方式；實(shí)際操作時(shí)，根據(jù)H型鋼規(guī)格，在H型鋼翼緣及腹板外側(cè)設(shè)置一組或多組噴嘴，使用水泵動(dòng)力控制裝置控制冷卻水的壓力和流量，來(lái)控制兩段式快速冷卻的冷卻速度；冷卻水可以循環(huán)利用，冷卻水溫度控制在18 22°C。本發(fā)明的原理為:該屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，在綜合考慮成本及質(zhì)量的情況下，以較低含量的V代替Nb，配合其他較低含量的合金元素；通過(guò)對(duì)鋼種成分配比的合理選擇，再配合軋制及軋后兩段式快速冷卻的軋制工藝；利用細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化機(jī)制，制得表層為單相下貝氏體或鐵素體+單相下貝氏體，內(nèi)部為鐵素體+珠光體的復(fù)相組織的細(xì)小晶粒的H型鋼組織；下貝氏體不僅能夠增加該鋼種的強(qiáng)度、塑性及韌性，且能減少鋼種變形及開(kāi)裂，極大的提高了鋼種性能及表面質(zhì)量；該H型鋼強(qiáng)度高，鋼種性能好，不僅成材率高，且在滿(mǎn)足質(zhì)量要求的情況下，成本能大幅度降低；在采用較低含量合金元素V微合金化，再配合相對(duì)應(yīng)的軋制工藝后，該450MPa級(jí)耐候熱軋H型鋼，軋件的裂紋敏感性降低70%以上，H型鋼表面質(zhì)量?jī)?yōu)異。下表為本發(fā)明實(shí)施例1及實(shí)施例2得到得的450MPa級(jí)高耐候H型鋼與420MPa級(jí)高耐候H型鋼的顯微結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖。
權(quán)利要求
1.一種屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型的軋制工藝，其特征在于該含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)，成分配比為C 0. 09 0. 11，Si :0. 45 0. 52，Mn :1. 25 I. 38, P :0. 015 0. 022, S :0. 008 0. 014, Cu :0. 27 0. 33, Cr :0. 35 0. 42, Ni :0. 25 0. 32，V :0. 073 0. 087，AlS :0. 010 0. 025，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)； 該含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，包括以下工序 軋制，鋼坯加熱至1225 1255°C;開(kāi)坯機(jī)開(kāi)軋溫度1125 1145°C，萬(wàn)能軋機(jī)開(kāi)軋溫度932 955 °C，終軋溫度883 898 °C ； 軋后兩段式快速冷卻處理，第一段快速冷卻工藝參數(shù)為H型鋼由880 895°C冷卻至665 696°C，冷卻速度為85 120°C /s ;第二段快速冷卻工藝參數(shù)H型鋼由660 695°C冷卻至530 572°C，冷卻速度為37 47V /s。
2.如權(quán)利要求I所述的屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型的軋制工藝，其特征在于軋后兩段式快速冷卻處理后，鋼材余熱回溫至700 750°C。
3.如權(quán)利要求I或2所述的屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型的軋制工藝，其特征在于對(duì)軋件進(jìn)行兩段式快速冷卻時(shí)，對(duì)H型鋼翼緣和腹板采用冷卻水冷卻的方式；根據(jù)H型鋼規(guī)格，在H型鋼翼緣及腹板外側(cè)設(shè)置一組或多組噴嘴，使用水泵動(dòng)力控制裝置控制冷卻水的壓力和流量，來(lái)控制兩段式快速冷卻的冷卻速度。
4.如權(quán)利要求3所述的屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型的軋制工藝，其特征在于冷卻水溫度控制在18 23°C。
5.如權(quán)利要求4所述的屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型的軋制工藝，其特征在于該軋制工藝得到的含釩耐候熱軋H型鋼，屈服強(qiáng)度>478MPa，抗拉強(qiáng)度> 583 MPa，延伸率為22. 5%以上。
6.如權(quán)利要求5所述的屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型的軋制工藝，其特征在于該該軋制工藝得到的含釩耐候熱軋H型鋼，-40°C縱向V型沖擊功為128J以上；與普通Q345B相比，相對(duì)腐蝕速率達(dá)到44. 0%以上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種屈服強(qiáng)度450MPa級(jí)含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，該含釩耐候熱軋H型鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)，成分配比為C0.09～0.11，Si0.45～0.52，Mn1.25～1.38，P0.015～0.022，S0.008～0.014，Cu0.27～0.33，Cr0.35～0.42，Ni0.25～0.32，V0.073～0.087，A1S0.010～0.025，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；該含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，鋼種按以上成分配比，經(jīng)軋制及軋后兩段式快速冷卻處理；該含釩耐候熱軋H型鋼的軋制工藝，通過(guò)合理調(diào)整鋼種成分配合，再配合采用軋制工藝，制造出能大幅度提高了H型鋼表面質(zhì)量和成材率，達(dá)到屈服強(qiáng)度450MPa高耐候性性能要求的高耐候H型鋼。
文檔編號(hào)C22C38/46GK103255353SQ201310200230
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月25日
發(fā)明者吳保橋, 于同仁, 張衛(wèi)斌, 姜婷, 張步海 申請(qǐng)人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司