超低碳贝氏体超重H型钢及其制造方法

技术领域

本发明属于高强度超重型钢领域。尤其涉及一种高强度超低碳贝氏体超重H型钢及其制造方法。

背景技术

随着社会建设和发展，对结构用钢使用跨度和高度的要求越来越高，超大超重H型钢具有宽翼缘，厚腹板或厚翼缘，以及大比重等特性，满足了建设发展的需求。

国内目前具备生产能力的大型H型钢最大规格是H1000X300，翼缘厚度最大规格不超过50mm，最大米重约300kg/m。在2017年的国标GB/T11263-2017热轧H型钢和剖分T型钢中，新增超厚超重H型钢规格的最大米重可达1086kg/m，最大腹板厚度和翼缘厚度分别达75mm和125mm，而实际新国标仍远未覆盖国外超大超重H型钢的全部产品规格。

目前欧美和日本有少数生产线具备生产这类超厚超重H型钢的能力，而我国尚不具备生产能力，国产化工艺和装备技术的研发迫在眉睫。

超厚H型钢由于其厚度限制了冷却速度，通过传统的控轧空冷中高冷速的方式很难获得芯表一致的组织和性能。且表面过高的冷速可能产生马氏体组织导致结构钢在加工和使用过程中易产生裂纹等，增加了使用中的危险性。

高碳贝氏体钢往往需要通过长时间的回火工艺等温获得，且牺牲韧性获得高强度，而且焊接性能也无法保证。在结构用钢等应用中，由于需要钢材的焊接性能不能忽视，而低碳甚至超低碳贝氏体钢由于优良的焊接性能得到关注并研发应用。

超低碳贝氏体钢是在厚材中实现高强、高韧同时具备良好焊接性能的最具潜力钢种。轧制过程中主要通过控制中低温相转变过程，不要求大变形量轧制和超高冷却速度。而超厚H型钢变形量利用低碳贝氏体钢的这一性能优势，在日本生产应用的H型钢屈服强度已达590MPa甚至更高，我国尚无超大超厚H型钢的生产能力。

发明内容

本发明旨在客服上述问题，提供一种成本低廉，工艺简单、性能优良的高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢及其制造方法。

为实现上述目的，本发明的高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢，其组成包含：C为0.01-0.05wt％，Si为0.10-0.50wt％，Mn为0.5-2.0wt％，Cu为0.5-1.5wt％，其余为少量合金元素、Fe及不可避免的杂质。

为实现上述目的，本发明的高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢的制造方法，所述的方法包括以下步骤：

1)将具有权利要求1组成的超低碳贝氏体钢的原料采用炼钢工艺进行冶炼、铸造，得铸坯；

2)将铸坯在1150～1250℃条件下奥氏体化1.0～3.0小时；

3)1100℃以上经3-7道次开坯轧制，而后1000℃以上经7-11道次万能轧机及轧边机轧制；然后经冷床冷却至300℃，冷却时间1小时以上。

进一步的，在冷床入口段设有保温罩。

进一步的，Si、P、S、Ni、Nb、B和Ti在铸坯中的含量之和小于2.00wt％。

为实现上述目的，本发明的上述高强韧性超低碳贝氏体钢及制造方法所制造的高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢。

由于采用上述技术方案，本发明以价格低廉的合金元素为主，成本低廉；轧制+空冷(缓冷)的热轧与热处理制度，工艺简单。

本发明制造的高强度超低碳贝氏体超重H型钢的显微组织为颗粒状及板条状的贝氏体铁素体为基础，弥散分布着MA-岛组织及极少量的多边形铁素体组织，其中贝氏体组织比例可达70％以上。型钢最薄处达50mm以上，芯表组织一致性极高。抗拉强度为400Mpa～1000Mpa、延伸率为15％～30％。

本发明的超低碳贝氏体钢化学成分简单、成本低廉且工艺简单，所制造的超厚H型钢具有强度高、韧性高、耐候、耐蚀且焊接性能好等优异性能，可应用于大跨度桥梁、高层及超高层建筑等结构钢的制造。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

本实施例中高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢及其制造方法。其铸坯的化学成分及其含量是：C为0.01-0.02wt％，Si为0.10-0.20wt％，Mn为1.2-2.0wt％，Cu为0.5wt％，P≤0.01wt％，S≤0.002wt％，Ni为0.01～0.02wt％，Nb为0.05～0.10wt％，B为0.001～0.002wt％，Ti为0.01～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。其中：Si、P、S、Ni、Nb、B及Ti在铸坯中的含量之和小于2.00wt％。

将铁水经炼钢和精炼后，进行近终形异形坯连铸，热轧与热处理。热轧与热处理的工艺是：现将连铸坯在1200～1250℃条件下均热1.0～1.5小时，而后在1180℃以上经过开坯轧制，1050℃以上开始万能轧制，而后轧件在冷床上冷却5.0～6.0小时，在中段增加保温罩，冷却至300℃以下，而后空冷至室温，或80℃以下进行矫直。

本实施例所制造的高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢：抗拉强度为550～700Mpa；延伸率为25～28％。

实施例2

本实施例中高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢及其制造方法。其铸坯的化学成分及其含量是：C为0.02-0.03wt％，Si为0.30-0.40wt％，Mn为1.2-2.0wt％，Cu为1wt％，P≤0.01wt％，S≤0.002wt％，Ni为0.01～0.02wt％，Nb为0.05～0.10wt％，B为0.001～0.002wt％，Ti为0.01～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。其中：Si、P、S、Ni、Nb、B及Ti在铸坯中的含量之和小于2.00wt％。

将铁水经炼钢和精炼后，进行近终形异形坯连铸，热轧与热处理。热轧与热处理的工艺是：现将连铸坯在1200～1250℃条件下均热2.0～2.5小时，而后在1150℃以上经过开坯轧制，1050℃以上开始万能轧制，而后轧件在冷床上冷却6.5～7.5小时，在中段增加保温罩，冷却至300℃以下，而后空冷至室温，或80℃以下进行矫直。

本实施例所制造的高强韧性超低碳贝氏体超重H型钢：抗拉强度为600～800Mpa；延伸率为25～30％。

上述本发明的超低碳贝氏体钢化学成分简单、成本低廉且工艺简单，所制造的超厚H型钢具有强度高、韧性高、耐候、耐蚀且焊接性能好等优异性能，型钢最薄处达50mm以上，芯表组织一致性极高。抗拉强度为400Mpa～1000Mpa、延伸率为15％～30％。可应用于大跨度桥梁、高层及超高层建筑等结构钢的制造。