[发明专利]一种抑制晶粒长大的厚重热轧H型钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种抑制晶粒长大的厚重热轧H型钢及其生产方法，属于钢铁冶炼技术领域。本发明的H型钢，包括以下重量百分比的组分：C：0.05％～0.20％；Si：0.10％～0.50％，Mn：0.80％～1.60％；Nb：0.02％～0.04％；Ti：0.008％～0.015％；N：0.003％～0.005％，余量为铁和其他杂质。其生产方法，包括以下生产步骤：钢水冶炼‑铸坯连铸‑加热炉加热‑开坯机粗轧‑万能机精轧‑冷床冷却，其中铸坯连铸过程中控制连铸坯的冷却速度小于5℃/s。本发明为了克服在实际生产过程中Ti/Nb复合微合金化的技术难题，通过控制Ti、N的成分以调控TiN第二相粒子的尺寸和体积分数；以优化的TiN粒子的尺寸和体积分数，配合冷却速度的控制实现NbC依附TiN粒子的外延生长，从而保证最终粗轧后奥氏体的晶粒尺寸小于50微米。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种抑制晶粒长大的厚重热轧H型钢及其生产方法。

背景技术

随着经济发展和科技进步，高层建筑、海洋平台、大型全天候铁路交通、大型桥梁等一系列大型工程结构的建设中作为主要结构用钢之一的热轧H型钢发挥着重要的作用。然而，目前我国高性能翼缘厚度大于50mm的厚重热轧H型钢产品尚属于空白，重型H型钢大多采用厚板焊接而成，其用材的安全性和使用便捷性都远远不如热轧H型钢。厚重热轧H型钢高性能化的技术难题在于，由于压缩比不足和孔型轧制，现有技术难以在厚重热轧H型钢应用，以通过组织细化达到高强度和高低温韧性的性能要求。因此开发新型的针对厚重热轧H型钢组织细化的新技术具有显著的意义。

厚重热轧H型钢组织细化的新技术实现的关键之一是控制加热和粗轧过程中的原始奥氏体晶粒尺寸，为后续调控精轧过程的奥氏体形变再结晶行为提供基础。研究工作证明，针对厚重热轧H型钢，单一依靠Nb的微合金化难以实现加热和冷却过程中奥氏体晶粒尺寸的控制目标。理论和实验证明TiN粒子热稳定性高，可以有效地调控奥氏体在加热和粗轧过程的晶粒长大。因此需要采用Ti/Nb的复合微合金化。

对于Ti/Nb微合金化的研究由来已久，具有大量的研究工作。例如：浦项科技大学S.G.Hong等人在《ScriptaMaterialia》上报道了Ti/Nb微合金低合金高强钢中NbC应变诱发析出行为研究，发现Nb-Ti微合金钢中NbC的应变诱发析出开始时间比Nb合金钢中的时间延后(S.G.Hong，K.B.Kang，C.G.Park，ScriptaMaterialia46(2002)163-168)。北京科技大学罗衍昭等人在《北京科技大学学报》发表文章，报道了低碳Nb-Ti二元微合金钢析出过程的演变规律，发现析出粒子演变顺序为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84)、(NbxTi1-x)(CyN1-y)和(Nb0.5Ti0.5)(C0.56N0.44)(罗衍昭、张炯明、肖超等，北京科技大学学报，34(2012)775-782)。但上述研究主要是讨论TiN和NbC粒子的析出顺序以及合金碳氮化物的形成，与本发明所述的NbC的析出机制是不同的研究方向。

又如加拿大MCMaster大学的团队在《MaterialsandDesign》等期刊发表了NbC依附于TiN粒子外延生长的相关论文(XiaopingMa，ChengliangMiao，BrianLangelier，etal.MaterialsandDesign132(2017)244-249.；S.V.Subramanian，MaXiaoping，KashifRehman，etal.Proceedingsofthe6thInternationalConferenceonRecrystallizationandGrainGrowth(ReXGG2016)119-124))。但是其一，上述研究工作集中在高等级管线钢的研究开发，与本发明的热轧H型钢的成分体系和产品体系不同；其二，在他们的工作中主要涉及这种复合粒子对精轧过程TMCP控制的作用；其三，论文中主要是讨论这种外延析出对产品晶粒尺寸的影响，而本发明主要是讨论如何实现这种NbC依附于TiN外延生长的方法。