[发明专利]一种热轧H型钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金生产技术领域，具体地，本发明涉及一种热轧H型钢及其制备方法。

背景技术

钢材随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象，称为时效。完成时效变形的过程可达数十年。因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性。时效敏感性愈大的钢材，经过时效以后，其冲击韧性和塑性降低显著，对于承载动载荷的结构物，如桥梁，海上船体结构用钢等，应选用时效敏感性小的钢材。通常以钢材应变时效前后冲击韧性降低的百分比来衡量钢材对应变时效敏感的程度，称为应变时效敏感性系数。加工成一定尺寸的成品试样，经5％永久变形，在炉内均匀加热到250±10℃，并在此温度下保温1h(模拟人工加速时效处理)，空冷到室温，然后取拉伸变形标距内的一段加工成夏比V型缺口试样，然后与没有进行时效的试样在需要的试验温度下做冲击试验。最后测定应变时效前后H型钢冲击值的降低率，即应变时效敏感性系数C：式中——未经受应变时效的冲击吸收功的平均值；为经受规定应变并人工时效后冲击吸收功的平均值。

中国发明专利CN101255527A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Nb，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，采用铝脱氧且容易引起连铸过程套眼堵塞问题，连续生产有限，钢材性能指标主要是常规的-40℃低温冲击。

中国发明专利CN102021475A一种耐低温结构用热轧H型钢的制备方法，C0.12～0.22％，Si0.10～0.4％，Mn1.1～1.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，Nb0.02～0.05％；其余为铁和微量杂质。轧制过程需要轧制变形制度采用大压下量开坯，大压下率终轧；大压下率终轧，指的是在终轧最后2道次，要求快速连续轧制，以实现末2道累积压下率为30％～40％，将精轧道次变形量控制在60％～70％，加入了Nb微合金化。该方面对轧机能力要求高，影响设备使用寿命，同时因控制轧制导致尺寸、外形不合缺陷多，影响成品合格率，并且最终钢材性能指标主要是常规的-40℃低温冲击。

中国发明专利CN102618781A一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法，此发明钢成分重量百分比为：C0.12～0.22％，Mn1.10～1.50％，Si0.10～0.40％，P≤0.025％，S≤0.025％，V0.01～0.05％，余量为铁和微量杂质。钢材性能指标主要是常规的-20℃低温冲击。

上述现有技术均未涉及H型钢的时效敏感性，因此，亟需一种时效敏感小的H型钢。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种时效敏感系数低的热轧H型钢，该H型钢应变时效敏感性系数小，主要用于桥梁、海上船体结构及相关承载动载荷结构物的制造应用领域。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种热轧H型钢，所述H型钢的化学成分按重量百分比为：C：0.10～0.20，Si：0.20～0.35，Mn：0.9～1.60，P≤0.02，S≤0.010，V(钒铁)：0.020～0.045，Ti：0.008～0.020，As≤0.008，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，As+Sn+P+S≤0.04，且C、Mn、V含量满足以下关系，C-V/Mn≤0.12。

所述H型钢屈服强度在400MPa以上，抗拉强度在570MPa以上，延伸率为33％以上；钢材经5％应变时效处理，该钢应变时效敏感系数C在20％以下，-20℃V型应变时效冲击功为80J以上。

本发明还提供了上述H型钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)转炉冶炼

采用低的含硫及含砷铁水，一般要求铁水含硫量≤0.010％，铁水中有害元素砷含量≤0.008％；终渣碱度控制在3.0-4.0范围内，使用硅锰、硅铁、钒铁进行脱氧合金化，终脱氧使用硅钙钡，采用顶底复吹冶炼，底吹先采用氮气进行吹炼12分钟后，切换成氩气；

2)LF精炼