[发明专利]一种屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及低合金钢领域，具体涉及一种屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法。

背景技术

热轧H型钢是一种经济断面型材，具有优良的力学性能和优越的使用性能，可广泛应用于建筑业，交通运输，电力、水利、能源、化工及制造业等领域。其中，耐候H型钢主要用在高速火车车箱、桥梁等的制造上，在减重、延长使用寿命、提速、增加货运量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，铁路运输行业向高速化、重载化、长寿化方向迈进，迫切需要高耐候性性、高强度、高韧性的热轧H型钢。由于高耐候性性H型钢在要求高的耐候性的同时，还要求高的强度、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。

目前我国的H型钢生产企业已开发出屈服强度345MPa、420MPa等级别的耐候H型钢，为保证钢的强度等指标达到标准要求，都是采用添加较高合金元素Nb、V、Mn的热轧方法生产，其轧制工艺为：铸坯加热炉加热→开坯机轧制→万能轧机轧制。如屈服强度为420MPa级的Q420NQR1热轧H型钢V含量高达0.10～0.14wt％，Mn含量高达1.40～1.60wt％，导致生产成本提高；且由于其组织为铁素体+珠光体，组织的均匀性较差，导致其耐候性较差，与普通Q345B钢相比，相对腐蚀速率只能达到50～55％；同时由于合金元素含量较高，焊接性能恶化。如采用该方法生产500MPa级耐候H型钢，其合金元素含量将更高，导致生产成本很高，焊接性能恶化，且其耐候性和Q420NQR1热轧H型钢的相当。另外，为得到较好的冲击韧性，要求很低的终轧温度，既增大了轧机的负荷和能耗，又降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能大幅度降低合金元素用量，满足高耐候性性能要求的屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法；本发明进一步的目的在于提供生产工艺更加简易、节能、高效，生产成本低，生产效率高的低合金高强度屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢的轧后冷却方法，屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢，按质量百分比(wt％)计，成分为：C：0.06～0.12，Si：0.30～0.60，Mn：0.80～1.20，P：0.010～0.030，S：0.001～0.015，Cu：0.20～0.35，Cr：0.20～0.40，Ni：0.15～0.30，Nb：0.040～0.060，Als：0.003～0.030，其余为铁和残余的微量杂质；

该H型钢轧制工艺为：铸坯加热炉加热→开坯机轧制→万能轧机轧制→轧后两段式快速冷却；具体为：

铸坯将加热炉加热至1200～1250℃；开坯机轧制阶段开轧温度1100～1150℃，终轧温度980～1020℃；万能轧机的开轧温度900～950℃，终轧温度860～900℃；轧后立即采用两段式快速冷却，第一段快速冷却工艺参数为：H型钢翼缘及腹板的开始冷却时温度850～895℃，冷却结束时温度650～700℃，冷却速度75～150℃/s；第一段快速冷却后，立即进行第二段快速冷却，第二段快速冷却工艺参数为：H型钢翼缘及腹板开始冷却时温度为650～700℃，冷却结束时温度为500～600℃，冷却速度为20～45℃/s；对铸坯进行两段式快速冷却时，对H型钢翼缘及腹板采用喷常温水冷却的冷却方式，冷却水通过喷嘴喷到H型钢翼缘及腹板上；实际操作时，根据H型钢规格，在H型钢翼缘及腹板外侧设置一组或多组喷嘴，使用水泵来控制从喷嘴喷出的冷却水压力及流量，进而控制两段式快速冷却时的冷却速度。

所述屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法，采用的技术方案，具有以下优点：

首先，所述屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法，通过在H型钢热轧后采用两段式快速冷却方法，能在较短时间内将具有较高温度的H型钢冷却到适当的温度；该冷却方法利用细晶强化、析出强化和相变强化机制，得到表层为单相贝氏体、内部为复相组织具有细小晶粒的H型钢组织状态，明显减少了合金元素的添加量，可显著降低生产成本；

其次，所述屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法制造的H型钢，表层为均匀单相贝氏体组织，可显著提高其耐候性；

再其次，所述屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法制造的H型钢，由于合金元素含量较低，改善了钢的焊接性能；