[发明专利]一种屈服强度500MPa级含钒耐候热轧H型钢的轧制工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料生产技术领域，具体涉及一种屈服强度500MPa级含钒耐候热轧H型钢的轧制工艺。

背景技术

耐候H型钢主要用在重载火车车箱大梁、桥梁等的制造上，其在减重、延长使用寿命、提速、增加货运量和降低物流成本等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、高强度、高韧性的热轧H型钢。

由于高耐候性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，以及良好的表面质量，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，都是采用添加较高含量合金元素Nb、V、Mn的热轧方法生产，其轧制工艺为：坯料加热一开坯机轧制一万能轧机轧制。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%，合金元素含量较高，导致生产成本提高；屈服强度500MPa级H型钢的合金元素含量更高，导致生产成本进一步提高；同时由于合金元素含量较高，钢焊接性能恶化。

针对这种现状，公开号为CN102644034A，公开日为2012年8月22日，名称为“屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢轧后冷却方法”的专利文献；公开了屈服强度为500MPa级高耐候性热轧H型钢及其轧制方法；其以Nb代替较高用量的V，以Nb微合金化，配合其他较低含量的合金元素，以此在降低成本的情况下，制造出屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢，以满足市场需求。

但此专利文献公开的屈服强度500MPa级高耐候性热轧H型钢中，Nb含量范围为0.04～0.06wt%，以Nb代替较高用量的V，配合其他较低用量的合金元素，制得的高耐候性热轧H型钢产品，能够满足钢种强度要求，且生产成本大幅度降低，但随生产率的上升，生产过程中出现了一些不能克服的质量缺陷。

经多次试验验证，根本原因在于Nb有一定的表面裂纹敏感性，特别是Nb含量较高后，Nb的裂纹敏感性较强，另外由于异型坯为复杂断面，连铸坯由于冷却不均匀容易出现的表面裂纹等冶金缺陷的机率上升；且为提高高耐候性热轧H型钢强度，在钢坯穿水冷却后，裂纹进一步扩展，形成纵向通条裂纹，导致H型钢报废率上升，H型钢表面质量及成材率下降，增加了生产成本，降低了合同兑现率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供在降低成本的情况下，能大幅度提高H型钢表面质量和成材率，满足高耐候性性能要求的屈服强度500MPa级含钒耐候热轧H型钢的轧制工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该屈服强度500MPa级含钒耐候热轧H型的轧制工艺，该含钒耐候热轧H型钢，按质量百分比计，成分配比为：C：0.09～0.12，Si：0.43～0.55，Mn：1.39～1.49，P：0.013～0.017，S：0.011～0.016，Cu：0.27～0.36，Cr：0.32～0.38，Ni：0.25～0.32，V：0.098～0.110，A1S：0.014～0.023，其余为铁和残余的微量杂质；

该屈服强度500MPa级含钒耐候热轧H型钢的轧制工艺，H型钢的生产工艺过程为：铁水预处理→转炉冶炼→吹氩站→LF精炼→异型坯全保护浇铸→H型钢轧制→轧后两段式快速冷却→钢材余热回温；

轧制工艺参数为：异型坯经加热炉加热至1230～1255℃；开坯机开轧温度1112～1146℃，万能轧机开轧温度927～956℃，终轧温度908～925℃；

轧后采用两段式快速冷却方法对轧件进行冷却处理，第一段快速冷却工艺参数为：H型钢由905～922℃冷却至652～670℃，冷却速度为97～128℃/s；随后轧件进入第二段快速冷却，第二段快速冷却工艺参数：H型钢由650～668℃冷却至530～550℃，冷却速度为36～45℃/s。

钢材余热回温至700～750℃；余热回温相当于钢坯冷却后自回火，有效提高了钢坯的韧性和塑性，克服钢坯在骤降温至530～550℃时韧性降低的缺陷；进一步提高了H型钢的产品性能，使得含钒耐候热轧H型钢满足屈服强度500MPa高耐候性性能要求。

对轧件进行两段式快速冷却时，对H型钢翼缘和腹板采用冷却水冷却的方式；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，使用水泵动力控制装置控制冷却水的压力和流量，来控制两段式快速冷却的冷却速度。