[发明专利]一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术、属于耐低温低合金高强度结构钢，具体涉及一种高寒地区钻井平台结构用热轧H型钢及其制备方法。

背景技术

耐低温结构用H型钢主要应用高寒地区的建筑、船舶、桥梁、电站设备、水利、能源、化工、起重运输机械及其他较高载荷的钢结构件。此钢材夹杂的非金属材质少，具有在低温条件下耐冲击力的特点。

中国发明专利文件CN101255527A(申请号200810014488.8)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：C0.08～0.20％，Mn1.00～1.60％，Si0.10～0.55％，P≤0.025％，S≤0.025％，Nb0.015～0.035％，B0.0005～0.0012％，余量为铁和微量杂质。冶炼过程中，控制钢种气体含量[N]≤0.004％，[O]≤0.0060％，此发明主要是通过加入微量硼对钢材韧性的有利作用如抑制磷，硫偏析和沿晶断裂，改善夹杂物的形态和分布等。但由于加入了B，增加了产品的成本，同时需要保持较低的氮、氧含量，过程采用铝脱氧，以保证良好的脱氧效果，但是对半保护浇注的异型坯连铸机来说，铝脱氧是不可行的。且本发明在不加B的情况下，同样达到良好的耐低温效果。

中国发明专利CN1421286A(申请号02138375.8)公开了一种含铌钢H型钢的轧制方法，但是此发明涉及到的产品是耐-20℃低温冲击功，而本发明的产品是耐-40℃低温冲击功。

发明内容

本发明主要针对耐低温结构用H型钢在成分及冶炼轧制过程中的问题，提供了一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法，本发明的耐低温钢力学性能良好，-40℃纵向冲击功平均88J。

此发明主要通过设计化学成分，微合金化主要应用铌，没有添加其他的元素，此外，受现场工艺条件的限制，因异型坯连铸机的复杂性，不能采用全保护浇注，故不能采用AL脱氧，对钢种氧含量要从其他的方面进行控制，这样对其他的工艺提出了更高的要求。

本发明的化学成分的重量百分数为：

C 0.12～0.22％，Si 0.10～0.40％，Mn 1.1～1.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，Nb 0.02～0.05％；其余为铁和微量杂质。

成分进行进一步优化为C 0.13～0.17％，Si 0.15～0.30％，Mn1.2～1.4％，P≤0.015％，S≤0.015％，Nb0.02～0.03％；其余为铁和微量杂质。

本发明耐低温结构用H型钢的制备方法，包括脱硫、120吨顶底复吹转炉冶炼，LF精炼、异型坯连铸、大型H型钢轧制，其特征在于，

钢的成分按重量百分比为：C 0.12～0.22％，Si 0.10～0.40％，Mn 1.1～1.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，Nb 0.02～0.05％；其余为铁和微量杂质；或C 0.13～0.17％，Si 0.15～0.25％，Mn 1.2～1.4％，P≤0.015％，S≤0.015％，Nb0.02～0.03％；其余为铁和微量杂质。

在炉外精炼后，钢水中的氧含量为≤10ppm，连铸过程中，过热度控制在20～30℃，加热炉的均热温度1200～1300℃，开轧温度为在翼缘外侧为1100～1180℃、腹板中央为1100～1170℃，终轧温度翼缘外侧为850～960℃、腹板中央为800～880℃。

上述的耐低温结构用H型钢的制备方法，优选的工艺条件如下：

1)转炉出钢过程中采用渣洗精炼和炉渣改质技术：

出钢前按4～8kg/t钢的比例在钢包内加入合成渣，出钢后在炉渣表面按0.5～2kg/t钢的比例加入改质剂；

2)在LF钢包进行精炼：

精炼过程中先充分搅拌化渣，然后取一次样，全分析，造黄白渣，根据一次样分析的结果，从料仓补加合金，进行成分微调，出钢前按1.0～2.0m/t的比例加入硅钙线(φ13)，精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌10min以上；

3)连铸：

连铸过程中，中间包烘烤温度为900-920℃，结晶器对弧、水口对中，冷却水冷却，半保护浇注，采用结晶器专用保护渣，保护渣的粘度为0.30～0.35Pa·s，熔点为1120～1125℃，熔速为40-45，碱度为1.1～1.3，保护渣的消耗为0.70～0.85kg/t钢；中间包液面700mm，结晶器液面波动≤3mm，拉速控制在0.75～1.1m/min；

4)轧制：