[发明专利]一种基于异型坯轧制成型的热轧H型钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于异型坯轧制成型的热轧H型钢制造方法，其化学成分组成按重量百分比计，为：C：0.04～0.08；Si：≤0.25；Mn：1.25～1.45；V：0.04～0.10；Ni：0.2～1.0；P≤0.02；S≤0.01；Nb：0.02～0.06，Al：0.02～0.06；N≤0.015；O≤0.005；其余为铁Fe和不可避免杂质；所述H型钢上下翼缘屈服强度≥420MPa；‑40℃横向冲击功≥34J，‑60℃纵向冲击功≥120J。所述H型钢制备方法，包括以下步骤：1)冶炼及连铸工序：采用转炉冶炼、LF精炼并浇铸成异型连铸坯，2)轧制工序：加热；轧制；轧后冷却。本发明所涉及海工用耐低温H型钢产品力学性能良好，易于工业化制备，降低对轧制设备的要求；适合极端气温条件地区使用。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地，本发明涉及一种基于异型坯轧制成型的热轧H型钢及其制备方法。根据制备工艺和成型方法。

背景技术

随着石油和天然气资源需求增加，海洋石油平台逐渐拓展到复杂气候区域，平台建设质量和要求更加苛刻。因此，建造平台必须使用的热轧H型钢不仅需求量增加，而且对低温环境下的韧性提出更高要求。目前国内外使用的热轧H型钢，对于冲击韧性的要求主要针对沿着轧制方向进行检测的纵向冲击提出要求。由于H型钢形状复杂，组织变化复杂，翼缘沿横向部位组织差别较大，对于横向冲击一般不做具体要求。但是随着工程的发展，平台结构更加复杂，结合使用区域条件的变化，对以横向冲击韧性的指标也逐渐提出更高要求，在部分标准和工程中推广使用具有良好横向冲击韧性的型材。

对于中大规格的H型钢，多采用异型坯轧制成型，另外微合金化在H型钢制备领域的应用，组织保证方面难度更高，众多因素综合一起，最终影响到横向冲击韧性。尤其对于工业化制备而言，稳定性存在一定问题。为保证横向冲击不同专利提供了不同的技术思路。

专利CN103556055B公开了一种用于海洋天然气开采平台结构的热轧H型钢及其生产方法，本发明的一方面提供用于海洋天然气开采平台结构的热轧H型钢，所述热轧H型钢的成分按重量百分比计为：C：0.10～0.17，Si：0.10～0.40，Mn：1.00～1.60，P≤0.025，S≤0.015，Nb：0.02～0.05，Ti≤0.025，其余为铁及不可避免的杂质。本发明涉及到的海洋天然气开采平台结构的热轧H型钢的力学性能、-20℃横向和纵向冲击功、表面质量能够完全满足用于海洋天然气开采平台结构的H型钢的技术要求。本发明中主要采用中碳和Nb，Ti复合微合金化成分设计，由于Nb，Ti复合微合金化机制影响，实际轧制过程中轧制力偏大，对于轧制设备要求较高。

专利申请CN1421286A公开了一种含铌H型钢的轧制方法。该方法利用金属物理冶金学的原理，对常规的工艺条件进行调整和优化，采用再结晶区控轧和未再结晶区控轧，控制单道次变形量，使铁素体在变形带形核得到细小的铁素体晶粒，从而均匀细化金相组织，得到高强度、高韧性、可焊性好的H型钢。所获得的H型钢抗拉强度490～610MPa，-20℃横向冲击功34～98J，满足美国石油协会平台设计规范Ⅱ类钢材的要求。该发明对变形温度和变形量控制条件苛刻，同样会增加轧机的负荷；实时调整压下量难度巨大，对产品性能影响较大，存在波动性，产品的合格率降低明显。

综上所述，需要针对异型坯轧制成材的H型钢进行冶炼及轧制工艺进行针对性设计，使其不仅满足冶炼需求，降低轧制负荷，同时轧制后组织状态满足一定低温条件下具有较高横向冲击韧性。

发明内容

为了满足不同地域及苛刻复杂环境下海洋石油平台建造的需求，本发明提供一种基于异型坯轧制成型的热轧H型钢及其制备方法。本发明的技术方案如下：

一种基于异型坯轧制成型的热轧H型钢制备方法，其化学成分组成按重量百分比为：C：0.04～0.08；Si：≤0.25；Mn：1.25～1.45；V：0.04～0.10；Ni：0.2～1.0；P≤0.02；S≤0.01；Nb：0.02～0.06，Al：0.02～0.06；N≤0.015；O≤0.005；其余为铁Fe和不可避免杂质。