[发明专利]一种屈服强度550MPa级低温高韧性热轧H型钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种屈服强度550MPa级低温高韧性热轧H型钢及其制备方法。本发明所述屈服强度550MPa级低温高韧性热轧H型钢的化学成分按重量百分比为(％)：C：0.10～0.16，Si：0.25～0.45，Mn：0.70～1.55，P≤0.030，S≤0.025，V：0.045～0.08，N：0.008～0.012，其余为Fe及不可避免的杂质。该钢材生产工艺流程如下：连铸坯加热—粗轧—万能轧制—锯切定尺—热处理。本发明根据上述成分经过常规工艺轧制并锯切定尺后，对H型钢采用完全淬火并回火的生产工艺，最终H型钢中获得回火索氏体、贝氏体及其上面弥散分布的细小碳化物，实现了H型钢屈服强度不小于550MPa，‑60℃纵向冲击功平均大于50J，具有极低的韧脆转变温度。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地，本发明涉及一种屈服强度550MPa级低温高韧性热轧H型钢及其制备方法。

背景技术

国家重大基础工程中进一步强调节能减排和交通装备的轻量化，加快制造业绿色改造升级，促进钢铁、石化、工程机械、轻工、纺织等产业向价值链高端发展。为此，需进一步提高钢铁材料的研究力度，致力于开发新型、高强韧性、轻量化的钢铁材料，减少对能源和资源的消耗，促进经济社会可持续发展。而且随着重点产业的结构调整与产业升级，亟需高性能和高附加值的产品和绿色、高效、低碳的生产模式。然而当前国内热轧H型钢仍以Q235级别普碳钢为主，占国内总产量的70％以上，Q345及以上级别钢种所占比例偏小，而更高级别的低合金高强钢所占比例不足5％，而且质量等级不高。发达国家H型钢则以低合金高强度钢为主，广泛用于海洋工程、大跨度、重载及超高层建筑等各类工程结构中，提高了建筑的安全性、美观性和空间利用率并一定程度增加了建筑的使用寿命。因此国内外迫切需要开发高强度高塑韧性高稳定性能的热轧H型钢，不仅可以满足从北极到南极等全球范围类恶劣气候条件下各类大型工程结构建设的需要，而且可以节约钢材，经济环保，降低工程建设成本。

由于钢材的强度与塑韧性指标是一对自然矛盾结合体。一般随着强度的增加，塑韧性将会发生降低，特别是高强及超高强钢材这种关系会表现的更加明显。有时候虽然强度得到了大幅度提高，未兼顾塑韧性指标，当强度增加到一定程度后，钢材可能在受到很小的力情况下就会发生脆断，特别是在低温环静下使用的钢材，在确保强度指标满足安全使用前提下，必须要考虑低温韧性指标。如何协调和平衡高强度与塑性及低温冲击韧性的关系，实现H型钢屈服强度稳定达到550MPa以上是本发明解决这一技术瓶颈的关键技术。在板材方面，目前强度在550MPa及以上级别高性能钢板大部分都需要通过离线热处理的方式满足强韧性及焊接性等要求。而H型钢相对板材在线轧制控制手段本来就比较少，单方面通过添加合金和在线控制轧制等手段实现高强度性能会更加困难。目前我国的H型钢生产企业能稳定生产的最高强度级别H型钢为450MPa，低温性能方面能满足-40℃以上环境使用，但需要通过添加高含量的合金元素和控制变形量及实施低温轧制温度，往往增大了轧机的负荷，且轧制节奏慢，生产效率低，对设备和生产工艺都带来了巨大挑战且仍然存在性能不合格的产品的问题。要想突破550MPa及以上低温高韧性H型钢生产更需要添加更多的合金元素和实施更加严格的控制轧制和控制冷却满足高性能H型钢的生产，针对这一现状问题，经过检索发现：