[发明专利]一种含钒氮经济型高强度高耐候热轧H型钢用钢及其轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及低合金钢领域，尤其涉及一种经济型高强度高耐候热轧H型钢用钢及其轧制方法。

背景技术

高强度耐候钢是指屈服强度≥450MPa的耐候钢，这类钢主要用在特种集装箱、桥梁及高速火车车箱的制造上，在减重、提速、增加货运量、延长设备使用寿命和降低物流成本方面都起着重要的作用。特别是随着国民经济的快速发展，铁路运输行业向客运高速化、货运重载化方向迈进，迫切需要高强度、高韧性、高耐候性的热轧H型钢。由于高耐候钢在要求高的耐候性的同时，还要求高的强度级别、优良的低温冲击韧性和焊接性能，因此对冶金工艺过程和设备控制水平要求很高。

国外，美国钢铁公司最早于1913年开发出了耐大气腐蚀的Corten A钢，它相当于我国的高耐候钢。但这种钢由于含有相当高的磷，对韧性有不良影响。当钢材的厚度增加时不利于焊接。为了适应厚板结构焊接的需要，美国开发了把磷控制到0.04％以下的Corten B钢，它相当于我国的焊接结构用耐候钢。ASTM A588属于焊接结构用耐候钢类，其中Grade C钢化学成分的质量百分比(wt％)为：C≤0.15，Mn：0.80～1.35，Si：0.15～0.40，P≤0.04，S≤0.05，Cu：0.20～0.50，Cr：0.30～0.50，Ni：0.25～0.50，V：0.01～0.10；要求屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥485MPa，冲击韧性未规定。ASTM A242属于高耐候钢类，化学成分的质量百分比(wt％)为：C≤0.15，Mn≤1.00，P≤0.15，S≤0.05，Cu≥0.20，要求屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥485MPa，冲击韧性未规定。在美国ASTM标准中耐候钢作为低合金高强度结构钢进行规定，而且不管高磷、低磷，要求耐候性相同。

我国从20世纪60年代起广泛研制耐候钢，已开发出一批钢号，其中有Cu-P系列、Cu-P-Re系列、Cu-P-Cr-Ni系列。国内的耐大气腐蚀用钢有GB/T4172《焊接结构用耐候钢》和GB/T4171《高耐候结构钢》两个标准中的Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH和Q295GNH、Q295GNHL、Q345GNH、Q345GNHL、Q390GNH等9个牌号，质量等级分别有C级、D级和E级。其中焊接结构用耐候钢屈服强度级别最高为460MPa，高耐候结构钢屈服强度级别最高为390MPa。焊接结构用耐候钢质量等级最高为E级，规定-40℃纵向V型缺口冲击功：Q235NH～Q355NH不小于27J，Q460NH不小于31J。而高耐候结构钢没有细分质量等级，V型缺口冲击试验为可选项，只有用户要求时才做检验，冲击试验的温度有0℃和-20℃两种，具体试验温度在合同中约定，冲击功的平均值要求不小于27J。

近年，国内鞍钢、宝钢、武钢和攀钢等已开发出400MPa～550MPa级高强度耐大气腐蚀钢板和310乙字型钢，并已在国内铁路车辆上得到广泛应用。但平车大梁采用的耐大气腐蚀H型钢的强度级别仍然维持在345MPa级，其钢种有09CuPTiRE和09CuPCrNi，主要耐大气腐蚀的指标为：与普通Q235B钢相比，相对腐蚀速率≤65％。与一般建筑用钢不同的是，我国铁路车辆运行时南北四季温差大，运行时冲击载荷大，因此造车用钢材对低温韧性提出了较高的要求，如目前大量使用的09CuPTiRE和09CuPCrNi要求-40℃V型缺口冲击功≥21J，硫化物类和氧化铝类夹杂物的级别分别不大于2.5级和2级。

综上所述，高强耐候钢的研究与开发生产在国内外板材等生产流程上，从成分设计的种类到生产工艺控制技术已基本成熟，已开发生产出不同成分系列的高强耐候钢，强度级别已达到450MPa以上。但基于热轧H型钢轧制工艺采用钒氮微合金化技术生产屈服强度450MPa以上的高强耐候热轧H型钢的成分设计和工艺在国内外还未见报道，特别是经济型高强度耐候钢。由于H型钢轧制变形非常不均匀，轧制钒氮微合金化耐候钢时非常容易出现混晶，从而导致低温冲击韧性偏低，因此需要在冶金成分设计以及工艺控制上采取新的设计和工艺路线；同时，需要通过冶金成分优化设计以及工艺优化控制，以较低成本生产适合于热轧H型钢轧制工艺的经济型高强度高韧性高耐候热轧H型钢，以满足市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用钒氮微合金化技术生产屈服强度450MPa以上的经济型高强度高耐候热轧H型钢用钢及其轧制方法。