一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼及其加工方法
2023-09-21 09:15:20
一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼及其加工方法
【專利摘要】本發明涉及一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼及其加工方法，所述的熱軋工字型鋼鋼坯組成按重量百分比計為C：0.10～0.16%、Si：0.15～0.30%、Mn：0.60～0.80%、Cr：0.50～0.65%、V：0.010～0.025%、B：0.0015～0.0030%，S<0.015%、P<0.020%，其餘為Fe及不可避免的不純物，所述的熱軋工字型鋼鋼坯通過加熱、軋制、軋後控冷、精整工序製得斷面幾何尺寸為I160×88×6×9.9～I220×110×7.5×12.3的熱軋工字型鋼，其屈服強度ReL:370～410MPa，抗拉強度Rm:550～600MPa，斷後伸長率A：≥25.0%，-20℃衝擊吸收能量AkV：100～120J。本發明採用在煉鋼環節冶煉時加入適量硼鐵和鉻鐵，提高鋼的淬透性；加入微合金釩鐵,發揮V的析出強化和細化晶粒作用。本發明方法具有生產成本低、效率高、操作性及推廣性強等優點。
【專利說明】一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼及其加工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬材料加工與成型【技術領域】，具體涉及一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼及其加工方法。
【背景技術】
[0002]熱軋工字鋼廣泛適用於建築、橋梁、隧道、起重運輸機械等領域的高載荷鋼結構件，廣泛的用途要求工字鋼具有不同的力學性能和外形尺寸，對於用於低溫環境的熱軋工字鋼，要求其具有較高的低溫衝擊功及強度和塑性指標，此類鋼材非金屬夾雜物少、P、S含量低。為改善鋼材性能，冶煉時加入V、Nb、Ti微合金元素，細化晶粒度，產生彌散強化從而提高鋼的強度和衝擊韌性。同時通過合理的軋制工藝控制在保證力學性能的前提下，優化微觀組織形態，提高低溫衝擊韌性。擴大工字鋼的應用範圍，提高企業經濟效益。
[0003]現有技術為提高工字鋼強度，採用冶煉添加微合金V、Nb、Ti實現，提高和穩定低溫衝擊功則採用加B工藝。中國發明專利申請CN102618781A公開了一種具有良好低溫衝擊韌性的加硼H型鋼及其製備方法；中國發明專利申請CN103042028A公開一種具有穩定衝擊功H型鋼的軋制方法。但是，這些工藝方法都無法滿足高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的製備，無法滿足建築、橋梁、隧道、起重運輸機械等領域對高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的需求。為此，研製開發一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼及其加工方法是解決這一問題的關鍵。
【發明內容】
[0004]本發明的第一目的在於提供一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼，該鋼外形質量穩定，具有低溫衝擊韌性優異、顯微組織均勻細小、強度高等優點，綜合性能優異；第二目的在於提供一種軋制這種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法。
[0005]本發明的第一目的是這樣實現的，所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的鋼坯組成按重量百分比計為C:0.10~0.16%、S1:0.15~0.30%、Mn:0.60~0.80%、Cr:0.50 ~0.65%、V:0.010 ~0.025%、B:0.0015 ~0.0030%, S〈0.015%、Ρ〈0.020%，其餘為 Fe及不可避免的不純物，所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼鋼坯通過加熱、軋制、軋後控冷、精整工序製得斷面幾何尺寸為1160X88X6X9.9~1220X 110X7.5X 12.3的熱軋工字型鋼。
[0006]本發明的第二目的是這樣實現的，包括鋼水冶煉、脫氧合金化、鋼水LF爐精煉、鋼水澆鑄、鋼坯加熱、鋼坯軋制、軋後控冷、軋件精整工序，其特徵是:具體包括下列工序步驟:
Α、鋼水冶煉:將鐵水(化學成分 C 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn 0.20-0.45wt%、P 0.070-0.130wt%、S≤0.012wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)、廢鋼(化學成分 C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40 wt%、Mn 0.35-0.60 wt%、P 0.025-0.040wt%、S
0.020-0.040wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物)及生鐵(化學成分C 3.5-4.4wt%、Si0.45-0.70wt%、Mn 0.35-0.65wt%、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)加入LD轉爐中，進行常規頂底複合吹煉，按常規量加入石灰、白雲石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量為0.04~0.07wt%,出鋼溫度小於1670°C;出鋼前向鋼包底部加入石灰和精煉渣進行渣洗，石灰的加入量為:3.0kg/t鋼，精煉渣的加入量為:1.0kg/t鋼；出鋼時採用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為50~70NL/min ；
B、脫氧合金化:將鋼水出鋼，當鋼包中的鋼水量大於1/4時，依次向鋼包中加入下列物質:按8.5~12.0kg/t鋼的量，加入下列質量比的矽錳合金=Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.2~1.5kg/t鋼的量，加入Si含量為73.5wt%的矽鐵；按8.5~11.5 kg/t鋼的量，加入下列質量比的高碳鉻鐵:Cr 57.6 wt%,C 7.6 wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.1~0.3kg/1鋼的量,加入下列質量比的鑰;鐵:V 77.5 wt%,C 3.5 wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.25kg/t鋼的量,加入下列質量比的硼鐵:B 16.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；在鋼包鋼水量達到3/4時加完上述合金；出鋼完畢後，將鋼水吊送至LF爐精煉工序；
C、鋼水LF爐精煉:將鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣採用小氬量(30~50NL/min)吹氬2分鐘，然後下電極採用檔位5~7檔化渣；通電3分鐘後，抬電極觀察爐內化渣情況，之後測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰3.0~5.0kg/t鋼，然後加入電石1.0kg/t鋼調渣，控制渣鹼度為4.5~6.5 ;之後將鋼水溫度加熱至1605~1615°C後進行餵線處理，餵入具有下列質量比的矽鈣線:Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其餘為Fe及不可避免的不純物，餵線速度為3.0m/s,餵線量150m ;餵線結束採用流量為30~40NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹気，軟吹時間為12分鐘,之後加入鋼水覆蓋劑,加入量控制為1.0 kg/t鋼，然後將鋼水吊至澆鑄工位；
D、鋼水澆鑄:在中間包溫度為1535~1550°C，拉速為1.4~1.6m/min，二冷比水量為
1.1~1.3L/kg，結晶器電磁攪拌電流強度為300A、運行頻率為3HZ的條件下，採用直弧形連續矯直大方坯鑄機將鋼水澆鑄成斷面230mmX 230mm的大方坯；` E、鋼坯加熱:將鋼坯冷卻至室溫後送入加熱爐加熱，加熱爐四面受熱，均熱段爐溫1260~1320°C，鋼坯開軋溫度1180~1230。。。
[0007]F、鋼坯軋制:將加熱後的鋼坯送入兩輥BD開坯軋機進行往復軋制，將230 X 230mm方坯軋製成近終斷面，BD軋機軋後軋件腹板溫度1050°C，翼緣端部溫度1070°C ;之後將軋件送入萬能軋機進行連續軋制，將近終斷面鋼坯軋製成1160X88X6X9.9、1180X94X6.5X10.7、1200X100X7X11.4、1220X 110X7.5X 12.3 熱軋工字鋼，軋後工字鋼腹板溫度830~900°C，腿端部溫度950~1020°C ；
G、軋後控冷:將工字型鋼送入冷卻裝置，對工字鋼腿部、腰部進行冷卻，冷卻水水壓為0.6~0.8MPa，壓縮空氣壓力為1.0~1.5MPa，冷卻水量為200~350m3/h，冷卻過程中確保工字鋼斷面溫度均勻，冷卻後斷面溫度降至680~750°C ；
H、鋼材精整:將工字型鋼送入120米齒條式步進冷床進行長尺冷卻，自然冷卻至60°C以下；之後將長尺工字型鋼通過10輥矯直機進行在線連續矯直，然後進行定尺鋸切、收集、堆垛、自動打捆、標識及入庫，即獲得高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼。
[0008]本發明採用在煉鋼環節冶煉時加入適當硼鐵和鉻鐵，提高鋼的淬透性，同時沿晶偏析的硼能降低磷、硫在晶界的偏析及引起的沿晶斷裂，顯著提高低溫衝擊韌性；加入微合金釩鐵，充分發揮V的析出強化和細化晶粒作用，同時改善了鋼的焊接、時效等性能；BD開坯軋機和萬能精軋控制軋制及終軋後採用快速水冷工藝，控制軋件斷面各部分均勻變形，均勻工字鋼斷面溫度，充分發揮了細晶強化和相變強化作用，減少溫度應力及加工硬化造成的局部應力集中，確保了工字鋼的優異的外形質量和工藝力學性能，其屈服強度ReL:370~410MPa，抗拉強度Rm: 550~600MPa，斷後伸長率A:≥25.0%, _20°C衝擊吸收能量AkV:100~120J。本發明方法具有生產成本低、效率高、操作性及推廣性強等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1為本發明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基於本發明教導所作的任何變更或改進，均屬於本發明的保護範圍。
[0010]所述的熱軋工字型鋼鋼坯組成按重量百分比計為C:0.10~0.16%、Si:0.15 ~0.30%、Mn:0.60 ~0.80%、Cr:0.50 ~0.65%、V:0.010 ~0.025%、B:0.0015 ~0.0030%, S〈0.015%、P〈0.020%，其餘為Fe及不可避免的不純物，所述的熱軋工字型鋼鋼坯通過加熱、軋制、軋後控冷、精整工序製得斷面幾何尺寸為1160X88X6X9.9~1220X 110X7.5X 12.3的熱軋工字型鋼。
[0011]所述的熱軋工字型鋼具有以下特性:屈服強度ReL: 370~410MPa，抗拉強度Rm:550~600MPa，斷後伸長率A:≥25.0%, _20°C衝擊吸收能量AkV:100~120J。
[0012]本發明方法包括鋼水冶煉、脫氧合金化、鋼水LF爐精煉、鋼水澆鑄、鋼坯加熱、鋼坯軋制、軋後控冷、軋件精整工序，其特徵是:具體包括下列工序步驟:
所述的鋼水冶煉是將鐵水(化學成分C 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn0.20-0.45wt%、P 0.070-0.130wt%、S ( 0.012wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)、廢鋼(化學成分 C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40 wt%、Mn 0.35-0.60 wt%、P 0.025-0.040wt%、S 0.020-0.040wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)及生鐵(化學成分C 3.5-4.4wt%、Si
0.45-0.70 wt%、Mn 0.35-0.65 wt%、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)加入LD轉爐中，進行常規頂底複合吹煉，按常規量加入石灰、白雲石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量為0.04~0.07wt%,出鋼溫度小於1670°C ;出鋼前向鋼包底部加入石灰和精煉渣進行渣洗，石灰的加入量為:3.0kg/t鋼，精煉渣的加入量為:1.0kg/t鋼；出鋼時採用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為50~70NL/min。
[0013]所述的脫氧合金化是將鋼水出鋼，當鋼包中的鋼水量大於1/4時，依次向鋼包中加入下列物質:按8.5~12.0kg/t鋼的量,加入下列質量比的娃猛合金:Mn 65.9wt%,Si 17.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.2~1.5kg/t鋼的量，加入Si含量為73.5wt%的娃鐵；按8.5~11.5 kg/t鋼的量,加入下列質量比的高碳鉻鐵:Cr 57.6 wt%,C 7.6 wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.1~0.3kg/1鋼的量,加入下列質量比的釩鐵:V 77.5 wt%，C 3.5 wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.25kg/t鋼的量，加入下列質量比的硼鐵:B 16.5wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；在鋼包鋼水量達到3/4時加完上述合金；出鋼完畢後，將鋼水吊送至LF爐精煉工序；所述的鋼水LF爐精煉是將鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣採用小氬量(30~50NL/min)吹気2分鐘,然後下電極採用檔位5~7檔化洛；通電3分鐘後,抬電極觀察爐內化渣情況，之後測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰3.0~5.0kg/t鋼，然後加入電石
1.0 kg/t鋼調渣，控制渣鹼度為4.5~6.5 ;之後將鋼水溫度加熱至1605~1615°C後進行餵線處理，餵入具有下列質量比的矽鈣線:Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其餘為Fe及不可避免的不純物，餵線速度為3.0m/s,餵線量150m ;餵線結束採用流量為30~40NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹気，軟吹時間為12分鐘,之後加入鋼水覆蓋劑,加入量控制為1.0 kg/t鋼，然後將鋼水吊至澆鑄工位；
所述的鋼水澆鑄是在中間包溫度為1535~1550°C，拉速為1.4~1.6m/min，二冷比水量為1.1~1.3L/kg，結晶器電磁攪拌電流強度為300A、運行頻率為3HZ的條件下，採用直弧形連續矯直大方坯鑄機將鋼水澆鑄成斷面230mmX230mm的大方坯；
所述的鋼坯加熱是將鋼坯冷卻至室溫後送入加熱爐加熱，加熱爐四面受熱，均熱段爐溫1260~1320°C，鋼坯開軋溫度1180~1230°C。
[0014]所述的鋼坯軋制是將加熱後的鋼坯送入兩輥BD開坯軋機進行往復軋制，將230 X 230mm方坯軋製成近終斷面，BD軋機軋後軋件腹板溫度1050°C，翼緣端部溫度1070°C;之後將軋件送入萬能軋機進行連續軋制，將近終斷面鋼坯軋製成1160X88X6X9.9、1180X94X6.5X10.7、1200X100X7X11.4、1220X 110X7.5X 12.3 熱軋工字鋼，軋後工字鋼腹板溫度830~900°C，腿端部溫度950~1020°C。
[0015]所述的軋後控冷是將工字型鋼送入冷卻裝置，對工字鋼腿部、腰部進行冷卻，冷卻水水壓為0.6~0.8MPa，壓縮空氣壓力為1.0~1.5MPa，冷卻水量為200~350m3/h，冷卻過程中確保工字鋼斷面溫度均勻，冷卻後斷面溫度降至680~750°C。
[0016]所述的鋼材精整是將工字型鋼送入120米齒條式步進冷床進行長尺冷卻，自然冷卻至60°C以下；之後將長尺工字型鋼通過10輥矯直機進行在線連續矯直，然後進行定尺鋸切、收集、堆垛、自動打捆、標識及入庫，即獲得高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼。
[0017]所述的矯直輥的外圓角半徑R大於熱軋工字型鋼成品r角半徑1.5^2.5mm,即R=r+1.5^2.5，以避免熱軋工字型鋼的r角微裂紋。
[0018]所述的鋼坯加熱通過側進側出步進梁雙蓄熱式加熱爐來完成。
[0019]所述的除鱗高壓水箱的長度為1.1-1.5m。
[0020]所述的開坯軋機為二輥可逆開坯軋機，軋制道次為7道，平均壓下量Λ h=35mm。
[0021]所述的連軋機為10機架萬能連軋機，總軋制道次為10道，每機架I道。
[0022]所述的大方坯鑄機為R12m，5機5流。
[0023]實施例1
所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼其鋼坯組成為c:0.10%、S1:0.15%、Mn:0.60%、Cr:0.50%、V:0.010%、B:0.0015%, S 0.010%、P 0.018%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物；經下列工序加工，鋼還斷面:230mmX230mm:
所述的鋼水冶煉是將鐵水(化學成分C 3.8wt%、Si 0.25wt%、Mn 0.20wt%、P
0.070wt%、S 0.012wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)、廢鋼(化學成分C 0.15wt%、Si
0.20 wt%、Mn 0.35wt%、P 0.025wt%、S 0.020wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)及生鐵(化學成分 C 3.5wt%、Si 0.45 wt%、Mn 0.35 wt%、P 0.075wt%、S 0.015wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)加入LD轉爐中，進行常規頂底複合吹煉，按常規量加入石灰、白雲石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量為0.04wt%,出鋼溫度1665°C ;出鋼前向鋼包底部加入石灰和精煉渣進行渣洗，石灰的加入量為:3.0kg/t鋼，精煉渣的加入量為:1.0kg/t鋼；出鋼時採用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為50NL/min ；
所述的脫氧合金化是將冶煉完畢的鋼水出鋼，當鋼包中的鋼水量大於1/4時，依次向鋼包中加入下列物質:按8.5kg/t鋼的量,加入下列質量比的娃猛合金:Mn 65.9wt%, Si17.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.2kg/t鋼的量，加入Si含量為73.5wt%的矽鐵；按8.5kg/t鋼的量，加入下列質量比的高碳鉻鐵:Cr 57.6 wt%,C 7.6 wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.1 kg/t鋼的量,加入下列質量比的鑰;鐵:V 77.5 wt%, C 3.5 wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.25kg/t鋼的量,加入下列質量比的硼鐵:B 16.5wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；在鋼包鋼水量達到3/4時加完上述合金；出鋼完畢後，將鋼水吊送至LF爐精煉工序；
所述的鋼水LF爐精煉是將出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣採用小氬量(30NL/min)吹氬2分鐘，然後下電極採用檔位5~7檔化渣；通電3分鐘後，抬電極觀察爐內化渣情況，之後測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰3.0kg/t鋼，然後加入電石
1.0 kg/t鋼調渣，控制渣鹼度為4.5 ;之後將鋼水溫度加熱至1615°C後進行餵線處理，餵入具有下列質量比的矽鈣線:Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其餘為Fe及不可避免的不純物，餵線速度為3.0m/s,餵線量150m ;餵線結束採用流量為30NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹気，軟吹時間為12分鐘,之後加入鋼水覆蓋劑,加入量控制為1.0 kg/t鋼,然後將鋼水吊至澆鑄工位；
所述的鋼水澆鑄是在中間包溫度為1550°C，拉速為1.6m/min，二冷比水量為0.5L/kg，結晶器電磁攪拌電流強度為300A、運行頻率為3HZ的條件下，採用R12m直弧形連續矯直5機5流大方坯鑄機將鋼水澆鑄成斷面230mmX 230mm的大方坯；
所述的鋼坯加熱是將鋼坯冷卻至室溫後送入步進式連續加熱爐加熱，加熱爐四面受熱，均熱段爐溫1285°C，鋼坯開軋溫度1193°C ；
所述的鋼坯軋制是將鋼坯送入兩輥BD開坯軋機進行往復軋制，將230 X 230mm方坯軋製成近終斷面，BD軋機軋後軋件腹板溫度1050°C，翼緣端部溫度1070°C ;之後將軋件送入10機架萬能軋機進行連續軋制，將近終斷面鋼坯軋製成1160 X 88 X 6 X 9.9熱軋工字鋼，軋後工字鋼腹板溫度835°C，腿端部溫度980°C ；
所述的軋後控冷是將工字鋼送入冷卻裝置，對工字鋼腿部、腰部進行冷卻，冷卻水水壓為0.6MPa，壓縮空氣壓力為1.2MPa，冷卻水量為205m3/h，冷卻過程中確保工字鋼斷面溫度均勻，冷卻後斷面溫度降至695°C ；
所述的鋼材精整是將工字鋼送入120米齒條式步進冷床進行長尺冷卻，自然冷卻至500C ;之後將長尺工字鋼通過10輥矯直機進行在線連續矯直，即得到高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼。
[0024]其屈服強度ReL:370MPa，抗拉強度Rm: 550MPa,斷後伸長率A:29.5%，_20°C衝擊功吸收能量AkV:120J，綜合性能優異。 [0025]實施例2
所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼其鋼坯組成為c:0.13%、S1:0.23%、Mn:0.70%、Cr:0.60%、V:0.018%、B:0.0025%, S 0.012%、P 0.016%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物；經下列工序加工，鋼還斷面:230mmX 230mm:
所述的鋼水冶煉是將鐵水(化學成分C 4.2wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.35wt%、P
0.100wt%、S 0.012wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)、廢鋼(C 0.20wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.48 wt%、P 0.035wt%、S 0.030wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)及生鐵(化學成分 C 4.lwt%、Si 0.60wt%、Mn 0.50wt%、P 0.085wt%、S 0.025wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)加入LD轉爐中，進行常規頂底複合吹煉，按常規量加入石灰、白雲石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量為0.06wt%,出鋼溫度1660°C ;出鋼前向鋼包底部加入石灰和精煉渣進行渣洗，石灰的加入量為:3.0kg/t鋼，精煉渣的加入量為:1.0kg/t鋼；出鋼時採用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為60NL/min ；
所述的脫氧合金化是將冶煉完畢的鋼水出鋼，當鋼包中的鋼水量大於1/4時，依次向鋼包中加入下列物質:按10.0kg/t鋼的量,加入下列質量比的娃猛合金:Mn 65.9wt%, Si17.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.8kg/t鋼的量，加入Si含量為73.5wt%的矽鐵；按10.0kg/t鋼的量，加入下列質量比的高碳鉻鐵:Cr 57.6 wt%, C 7.6 wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.2kg/t鋼的量，加入下列質量比的釩鐵:V 77.5 wt%, C3.5 wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.25kg/t鋼的量,加入下列質量比的硼鐵:B
16.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；在鋼包鋼水量達到3/4時加完上述合金；出鋼完畢後，將鋼水吊送至LF爐精煉工序；
所述的鋼水LF爐精煉是將出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣採用小IS量(40NL/min)吹気2分鐘,然後下電極採用檔位5~7檔化洛；通電3分鐘後,抬電極觀察爐內化渣情況，之後測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰4.0kg/t鋼，然後加入電石
`1.0 kg/t鋼調渣，控制渣鹼度為6.0 ;之後將鋼水溫度加熱至1610°C後進行餵線處理，餵入具有下列質量比的矽鈣線=Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其餘為Fe及不可避免的不純物，餵線速度為3.0m/s,餵線量150m ;餵線結束採用流量為35NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹気，軟吹時間為12分鐘,之後加入鋼水覆蓋劑,加入量控制為1.0 kg/t鋼,然後將鋼水吊至澆鑄工位；
所述的鋼水澆鑄是在中間包溫度為1540°C，拉速為1.5m/min，二冷比水量為0.45L/kg,結晶器電磁攪拌電流強度為300A、運行頻率為3HZ的條件下，採用R12m直弧形連續矯直5機5流大方坯鑄機將鋼水澆鑄成斷面230mmX 230mm的大方坯；
所述的鋼坯加熱是將鋼坯冷卻至室溫後送入步進式連續加熱爐加熱，加熱爐四面受熱，均熱段爐溫1293°C，鋼坯開軋溫度1185°C ；
所述的鋼坯軋制是將鋼坯送入兩輥BD開坯軋機進行往復軋制，將230 X 230mm方坯軋製成近終斷面，BD軋機軋後軋件腹板溫度1050°C，翼緣端部溫度1070°C ;之後將軋件送入10機架萬能軋機進行連續軋制，將近終斷面鋼坯軋製成1180X94X6.5X10.7熱軋工字鋼，軋後工字鋼腹板溫度862°C，腿端部溫度995°C ；
所述的軋後控冷是將工字鋼送入冷卻裝置，對工字鋼腿部、腰部進行冷卻，冷卻水水壓為0.68MPa，壓縮空氣壓力為1.3MPa，冷卻水量為230m3/h，冷卻過程中確保工字鋼斷面溫度均勻，冷卻後斷面溫度降至690°C ；
所述的鋼材精整是將工字鋼送入120米齒條式步進冷床進行長尺冷卻，自然冷卻至550C ;之後將長尺工字鋼通過10輥矯直機進行在線連續矯直，即得到高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼。
[0026]其屈服強度ReL:390MPa，抗拉強度Rm: 580MPa,斷後伸長率A:32%，_20°C衝擊功吸收能量AkV:110J，綜合性能優異。
[0027]實施例3
所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼其鋼坯組成為c:0.16%、S1:0.30%、Mn:0.80%、Cr:0.65%、V:0.025%、B:0.0030%, S 0.010%、P 0.019%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物；經下列工序加工，鋼還斷面:230mmX230mm:
所述的鋼水冶煉是將鐵水(化學成分C 4.5wt%、Si 0.70wt%、Mn 0.45wt%、P0.130wt%、S 0.008wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)、廢鋼(C 0.25wt%、Si 0.40 wt%、Mn 0.60 wt%、P 0.040wt%、S 0.040wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)及生鐵(化學成分 C 4.4wt%、Si 0.70 wt%、Mn 0.65 wt%、P 0.100wt%、S 0.030wt%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物)加入LD轉爐中，進行常規頂底複合吹煉，按常規量加入石灰、白雲石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量為0.07wt%,出鋼溫度1655°C ;出鋼前向鋼包底部加入石灰和精煉渣進行渣洗，石灰的加入量為:3.0kg/t鋼，精煉渣的加入量為:1.0kg/t鋼；出鋼時採用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為70NL/min ；
所述的脫氧合金化是將冶煉完畢的鋼水出鋼，當鋼包中的鋼水量大於1/4時，依次向鋼包中加入下列物質:按12.0kg/t鋼的量,加入下列質量比的娃猛合金:Mn 65.9wt%, Si
17.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按1.5kg/t鋼的量，加入Si含量為73.5wt%的矽鐵；按11.5kg/t鋼的量，加入下列質量比的高碳鉻鐵:Cr 57.6 wt%, C 7.6 wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.3kg/t鋼的量，加入下列質量比的釩鐵:V 77.5 wt%, C
3.5 wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.25kg/t鋼的量,加入下列質量比的硼鐵:B16.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；在鋼包鋼水量達到3/4時加完上述合金；出鋼完畢後，將鋼水吊送至LF爐精煉工序；
所述的鋼水LF爐精煉是將出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣採用小IS量(50NL/min)吹気2分鐘,然後下電極採用檔位5~7檔化洛；通電3分鐘後,抬電極觀察爐內化渣情況，之後測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰5.0kg/t鋼，然後加入電石
1.0 kg/t鋼調渣，控制渣鹼度為6.5 ;之後將鋼水溫度加熱至1605°C後進行餵線處理，餵入具有下列質量比的矽鈣線=Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其餘為Fe及不可避免的不純物，餵線速度為3.0m/s,餵線量150m ;餵線結束採用流量為40NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹気，軟吹時間為12分鐘,之後加入鋼水覆蓋劑,加入量控制為1.0 kg/t鋼,然後將鋼水吊至澆鑄工位；
所述的鋼水澆鑄是在中間包溫度為1535°C，拉速為1.4m/min，二冷比水量為0.40L/kg,結晶器電磁攪拌電流強度為300A、運行頻率為3HZ的條件下，採用R12m直弧形連續矯直5機5流大方坯鑄機將鋼水澆鑄成斷面230mmX 230mm的大方坯；
所述的鋼坯加熱是將鋼坯冷卻至室溫後送入步進式連續加熱爐加熱，加熱爐四面受熱，均熱段爐溫1320°C，鋼坯開軋溫度1210°C ；
所述的鋼坯軋制是將鋼坯送入兩輥BD開坯軋機進行往復軋制，將230 X 230mm方坯軋製成近終斷面，BD軋機軋後軋件腹板溫度1050°C，翼緣端部溫度1070°C ;之後將軋件送入10機架萬能軋機進行連續軋制，將近終斷面鋼坯軋製成I200X 100X7X 11.4熱軋工字鋼，軋後工字鋼腹板溫度881°C，腿端部溫度1000°C ；
所述的軋後控冷是將工字鋼送入冷卻裝置，對工字鋼腿部、腰部進行冷卻，冷卻水水壓為0.8MPa，壓縮空氣壓力為1.0MPa，冷卻水量為280m3/h，冷卻過程中確保工字鋼斷面溫度均勻，冷卻後斷面溫度降至723V ；
所述的鋼材精整是將工字鋼送入120米齒條式步進冷床進行長尺冷卻，自然冷卻至580C ;之後將長尺工字鋼通過10輥矯直機進行在線連續矯直，即得到高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼。
[0028] 其屈服強度ReL:410MPa，抗拉強度Rm: 600MPa,斷後伸長率A:25%，_20°C衝擊功吸收能量AkV:100J，`綜合性能優異。
【權利要求】
1.一種高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼，其特徵是:所述的熱軋工字型鋼鋼坯組成按重量百分比計為 C:0.10 ~0.16%、Si:0.15 ~0.30%、Mn:0.60 ~0.80%、Cr:0.50~.0.65%,V:0.010 ~0.025%,B:0.0015 ~0.0030%, S〈0.015%、Ρ〈0.020%，其餘為 Fe 及不可避免的不純物，所述的熱軋工字型鋼鋼坯通過加熱、軋制、軋後控冷、精整工序製得斷面幾何尺寸為1160 X 88 X 6 X 9.9~1220 X 110 X 7.5 X 12.3的熱軋工字型鋼。
2.如權利要求1所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼，其特徵是:所述的熱軋工字型鋼具有以下特性:屈服強度ReL: 370~410MPa，抗拉強度Rm: 550~600MPa，斷後伸長率A:≥25.0%，_20°C衝擊吸收能量AkV:100~120J。
3.—種權利要求1或2中所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，包括鋼水冶煉、脫氧合金化、鋼水LF爐精煉、鋼水澆鑄、鋼坯加熱、鋼坯軋制、軋後控冷、軋件精整工序，其特徵是:具體包括下列工序步驟: A、鋼水冶煉:將鐵水(化學成分C 3.8-4.5wt%、Si 0.25-0.70wt%、Mn 0.20-0.45wt%、P 0.070-0.130wt%、S≤0.012wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)、廢鋼(化學成分 C 0.15-0.25wt%、Si 0.20-0.40 wt%、Mn 0.35-0.60 wt%、P 0.025-0.040wt%、S0.020-0.040wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物)及生鐵(化學成分C 3.5-4.4wt%、Si0.45-0.70 wt%、 Mn 0.35-0.65 wt%、P 0.075-0.100wt%、S 0.015-0.030wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物)加入LD轉爐中，進行常規頂底複合吹煉，按常規量加入石灰、白雲石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量為0.04~0.07wt%,出鋼溫度小於1670°C ;出鋼前向鋼包底部加入石灰和精煉渣進行渣洗，石灰的加入量為:3.0kg/t鋼，精煉渣的加入量為:.1.0kg/t鋼；出鋼時採用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為50~70NL/min ； B、脫氧合金化:將鋼水出鋼，當鋼包中的鋼水量大於1/4時，依次向鋼包中加入下列物質:按8.5~12.0kg/t鋼的量，加入下列質量比的矽錳合金=Mn 65.9wt%，Si 17.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.2~1.5kg/t鋼的量，加入Si含量為73.5wt%的矽鐵；按8.5~11.5 kg/t鋼的量，加入下列質量比的高碳鉻鐵:Cr 57.6 wt%,C 7.6 wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.1~0.3kg/1鋼的量,加入下列質量比的鑰;鐵:V 77.5 wt%,C 3.5 wt%,其餘為Fe及不可避免的不純物；按0.25kg/t鋼的量,加入下列質量比的硼鐵:B 16.5wt%，其餘為Fe及不可避免的不純物；在鋼包鋼水量達到3/4時加完上述合金；出鋼完畢後，將鋼水吊送至LF爐精煉工序； C、鋼水LF爐精煉:將鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣採用小氬量(30~.50NL/min)吹氬2分鐘，然後下電極採用檔位5~7檔化渣；通電3分鐘後，抬電極觀察爐內化渣情況，之後測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰3.0~5.0kg/t鋼，然後加入電石1.0kg/t鋼調渣，控制渣鹼度為4.5~6.5 ;之後將鋼水溫度加熱至1605~1615°C後進行餵線處理，餵入具有下列質量比的矽鈣線:Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其餘為Fe及不可避免的不純物，餵線速度為3.0m/s,餵線量150m ;餵線結束採用流量為30~40NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹気，軟吹時間為12分鐘,之後加入鋼水覆蓋劑,加入量控制為1.0 kg/t鋼，然後將鋼水吊至澆鑄工位； D、鋼水澆鑄:在中間包溫度為1535~1550°C，拉速為1.4~1.6m/min，二冷比水量為.1.1~1.3L/kg，結晶器電磁攪拌電流強度為300A、運行頻率為3HZ的條件下，採用R12m直弧形連續矯直大方坯鑄機將鋼水澆鑄成斷面230mmX 230mm的大方坯；:將鋼坯冷卻至室溫後送入加熱爐加熱，加熱爐四面受熱，均熱段爐溫1260~1320°C，鋼坯開軋溫度1180~1230°C ； F、鋼坯軋制:將加熱後的鋼坯送入兩輥BD開坯軋機進行往復軋制，將230X230mm方坯軋製成近終斷面，BD軋機軋後軋件腹板溫度1050°C，翼緣端部溫度1070°C ;之後將軋件送入萬能軋機進行連續軋制，將近終斷面鋼坯軋製成1160X88X6X9.9、1180X94X6.5X10.7、1200X100X7X11.4、1220X 110X7.5X 12.3 熱軋工字鋼，軋後工字鋼腹板溫度830~900°C，腿端部溫度950~1020°C ； G、軋後控冷:將工字型鋼送入冷卻裝置，對工字鋼腿部、腰部進行冷卻，冷卻水水壓為.0.6~0.8MPa，壓縮空氣壓力為1.0~1.5MPa，冷卻水量為200~350m3/h，冷卻過程中確保工字鋼斷面溫度均勻，冷卻後斷面溫度降至680~750°C ； H、鋼材精整:將工字型鋼送入120米齒條式步進冷床進行長尺冷卻，自然冷卻至60°C以下；之後將長尺工字型鋼通過10輥矯直機進行在線連續矯直，然後進行定尺鋸切、收集、堆垛、自動打捆、標識及入庫，即獲得高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼。
4.根據權利要求3所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，其特徵是:所述的矯直輥的外圓角半徑R大於熱軋工字型鋼成品r角半徑1.5~2.5mm,即R=r+1.5^2.5，以避免熱軋工字型鋼的r角微裂紋。
5.根據權利要求3所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，其特徵是:所述的鋼坯加熱通過側進側出步進梁雙蓄熱式加熱爐來完成。
6.根據權利要求3所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，其特徵是:所述的除鱗高壓水箱的長度為1.1-1.5m。
7.根據權利要求3所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，其特徵是:所述的開坯軋機為二輥可逆開坯軋機，軋制道次為7道，平均壓下量Ah=35mm。
8.根據權利要求3所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，其特徵是:所述的連軋機為10機架萬能連軋機，總軋制道次為10道，每機架I道。
9.根據權利要求3所述的高強度高低溫衝擊韌性熱軋工字型鋼的加工方法，其特徵是:所述的大方坯鑄機為R12m，5機5流。
【文檔編號】C22C38/32GK103820718SQ201410084895
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】蘇燦東, 庾鬱梅, 陳偉, 趙宇, 鄧家木, 徐焱, 王朝偉 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司