[发明专利]一种420MPa级高性能抗震H型钢及其制备方法

摘要

本发明公开了一种420MPa级高性能抗震H型钢及其制备方法，420MPa级高性能抗震H型钢包含下列重量百分比C0.15~0.18 wt%，Si0.30~0.45 wt%，Mn1.35~1.55wt%，V0.070~0.090wt%，P≤0.015wt%，S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。制备方法钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、后处理步骤。本发明冶炼采用富氮钒微合金化工艺，有效细化奥氏体晶粒，冶炼时的增加氮含量，有利于形成钒的碳氮化物使其弥散分布于晶界处，促进奥氏体晶粒形核进一步细化奥氏体晶粒，经轧制、控冷、快速冷却等工艺，确保H型钢优良的外形及表面质量，消除加工应力，提高性能。

主权项

一种420MPa级高性能抗震H型钢的制备方法，其特征在于包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、后处理步骤，具体包括：A、钢水冶炼：将重量配比为985kg/t钢的铁水，铁水的化学成分为：C 4.0‑4.5wt%、Si 0.35‑0.60wt%、Mn 0.40‑0.70wt%、P 0.070‑0.110wt%、S≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；85kg/t钢的废钢，废钢的化学成分为：C 0.15‑0.28wt%、Si 0.20‑0.40 wt%、Mn 0.35‑0.60 wt% 、P 0.025‑0.045wt%、S 0.025‑0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；25kg/t钢的生铁，生铁的化学成分为：C 3.2‑3.8wt%、Si 0.30‑0.50 wt%、Mn 0.30‑0.50wt% 、P 0.065‑0.090wt%、S 0.015‑0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；均加入LD转炉中进行顶底复合吹炼，加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为50~65kg/t钢，白云石加入量为15~20kg/t钢，菱镁球加入量为4.0~7.0kg/t钢，控制终点碳含量0.05~0.10wt%，出钢温度为1635~1660℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为4.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30~50NL/min；B、脱氧合金化：将A步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按20.0~23.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.7wt%，Si 17.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.6~2.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si 17.2wt%，Ca 10.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.9~1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.8 wt%，C 4.2 wt%，N 14.5 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；C、钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~40NL/min的小氩量吹氩3分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，然后加入电石0.5~0.8kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0~7.0；之后将钢水温度加热至1580~1590℃进行软吹氩处理，采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩10分钟，之后加入常规钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；D、钢水浇铸：在中间包钢水温度为1530~1545℃，拉速为1.0~1.1m/min，结晶器水量为200m3/h，二冷比水量为0.3~0.4L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流矩型坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面230mm×350mm的矩型坯；E、将D步骤生产的断面为230×350mm钢坯冷装送入160吨/小时步进梁式连续加热炉，加热温度1270~1360℃，加热时间120~140分钟，高压水除鳞清除钢坯表面99%的氧化铁皮，除鳞后钢坯温度1170~1250℃；F、将E步骤清除表面氧化铁皮的钢坯，送入两辊往复BD轧机，轧制5~9道次控制轧制温度1050~1250℃，每道次断面平均收缩率6%~12%，总断面收缩率55%~80%，细化轧件奥氏体晶粒；G、将F步骤轧成轧件，切除头部长度不规则区域，送入10机架连续轧机轧制成型，其中6机架和9机架为两辊轧边机，其余为四辊万能轧机，轧制温度控制在950~1150℃，每道次翼缘平均断面收缩10%~15%，腹板平均断面收缩率8%~11%，总断面收缩率80%~85%，终轧速度3.0~5.0m/s，轧制使奥氏体再结晶进一步细化晶粒，轧后H型钢翼缘温度为1000~1150℃，腹板温度为950~1020℃，翼缘与腹板温差80~160℃；H、将G步骤轧制的H型钢通过输送辊道，送入步进式冷床，冷床长126米，宽26米，H型钢长尺进行自然冷却，冷却速度0.2~0.5℃/s，冷却至450~600℃时，在冷床全长采用气雾对H型钢进行快速冷却，冷却速度20~35℃/s，冷却至20~50℃时出冷床，H型钢翼缘与腹板温差小于5℃，H型钢断面温度均匀，组织细密，强度高，韧塑性高，抗震性能优异；I、将H步骤冷却后的H型钢通过输送辊道，送入10辊悬臂矫直机，进行H型钢的连续长尺矫直，矫直温度10~30℃，矫直速度1~3m/s，矫直辊平均压下1~3mm，矫直后H型钢外形及表面质量符合相关标准要求，内部应力得到释放消除，得到屈服强度420MPa级高性能抗震H型钢，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.15~0.18wt%、Si 0.30~0.45wt%、Mn 1.35~1.55wt%、V 0.070~0.090wt%、P≤0.015wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其具有下列工艺力学性能：H型钢屈服强度ReL420~500MPa，抗拉强度Rm570~640MPa，强屈比Rm/ReL≥1.27，断后伸长率A≥26%，0℃冲击吸收能≥36J，焊接性能CEV≤0.45%。