[发明专利]一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺

说明书

本发明属于冶金材料技术领域，特别涉及一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺。一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺，其特征在于：将铸坯加热至1100～1200℃，保温至少2小时，锻造钢坯；将钢坯加热至1200～1250℃保温至少2小时后在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行两阶段轧制，共轧制5～7道次，轧制完成后以30～150℃/s的冷却速率冷却至贝氏体相变区Ms～650℃，后空冷至室温，既得。本发明提供了一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺，其开发了500MPa海洋工程用H型钢，在原来的基础上提高了强度，性能稳定，弥补了国内空白。

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，特别涉及一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺。

背景技术

在海洋工程领域，海洋石油平台上应用大量H型钢，用于承载重力载荷和横向的冲击载荷，保证海洋油气的顺利钻探和开发。由于海洋石油平台的服役时间要比船舶类等海工装备高50％，因此要求采用的钢材必须具有更高的强韧性。国内通常采用“微合金化+控制轧制”技术生产高强度钢材，高强度H型钢的生产工艺主要采用“V-N”或者“V-Nb”微合金化成分设计和再结晶区控制轧制。产品组织主要为铁素体和珠光体，晶粒度在9级以上，屈服强度低于450MPa。国产H型钢可以满足大部分海洋工程的需要，但是高强度大规格海洋工程用H型钢仍需从国外进口。到目前为止，我国500MPa级海洋工程用H型钢仍未实现工业化生产，主要原因是生产线使用的连铸坯尺寸有限，规格越大的H型钢轧制压缩比越小，翼缘厚度超过24mmH700×300的H型钢，力学性能普遍低下。此外，大部分大型H型钢生产线缺少对轧件性能的调控能力。从目前钢铁生产的发展趋势和用户使用情况看，海洋工程用H钢的产品会向极限规格发展。为满足未来需求，对轧件进行在线热处理有效控制冷却和性能调控是H型钢发展的一个重要方向。

发明内容

为解决上述技术问题，针对H700×300规格以上的H型钢，提出了一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺方法，主要包括成分设计、未再结晶区控制轧制，轧后超快速冷却技术三个方面。本发明基于成分-工艺-组织性能调控工艺完成500MPa级海洋工程用H型钢的开发，成分设计上降低碳含量，碳当量控制在0.42～0.52，增加Nb、Ti、Cu、Cr、Ni等合金元素，添加微合金元素提高钢材本身的淬透性，促进贝氏体相变的发生，抑制铁素体相变，使其在在自然空冷条件下即可获得贝氏体组织。采用未再结晶区控制轧制工艺+超快速冷却技术，使实验钢的显微组织由常规的铁素体+珠光体改变成贝氏体+针状铁素体组织，提高强度，改善韧性。采用未再结晶区控制轧制的方法可以有效细化晶粒尺寸，提高H型钢的力学性能；轧制完成后采用超快速冷却技术，冷却至贝氏体转变区间，使其发生贝氏体相变，随后自然空冷至室温。

一种500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺，将铸坯加热至1100～1200℃，保温至少2小时，锻造钢坯；将钢坯加热至1200～1250℃保温至少2小时后在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行两阶段轧制，共轧制5～7道次，轧制完成后以30～150℃/s的冷却速率冷却至贝氏体相变区Ms～650℃，后空冷至室温，既得，

第一阶段再结晶区：开轧温度为1020～1100℃，第一阶段轧制完成2或3道次轧制，总压下率为35～50％；

第二阶段未再结晶区：开轧温度为920～950℃，终轧温度为820～880℃，第二阶段轧制完成3或4道次，总压下率为50～65％。

本发明所述500MPa级海洋工程用H型钢的生产工艺优选，将铸坯加热至1100℃，保温2小时，锻造钢坯；将钢坯加热至1250℃保温2小时后在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行两阶段轧制，共轧制7道次，轧制完成后以30～150℃/s的冷却速率冷却至贝氏体相变区Ms～650℃，后空冷至室温，既得，

第一阶段再结晶区：开轧温度为1050℃，第一阶段轧制完成3道次轧制，总压下率为42％；

第二阶段未再结晶区：开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，第二阶段轧制完成4道次，总压下率为58.6％。