專利名稱：一種含鈮h型鋼的軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種型鋼熱軋工藝，確切地說是一種含鈮(Nb)H型鋼的軋制方法。
背景技術(shù)：
普通H型鋼適用于民用建筑和工業(yè)建筑等，但其強度和韌性特別是低溫條件下的橫向沖擊韌性，尚不能滿足諸如鐵道車輛行業(yè)、海洋石油開采平臺行業(yè)等的要求。H型鋼的綜合性能與鋼的化學(xué)成份、金相組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。改進鋼的綜合性能的方法除了調(diào)整鋼的化學(xué)成份進行釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)等低合金化外，還在工藝上實行控軋技術(shù)，通過細化奧氏體晶粒實現(xiàn)鐵素體晶粒的細化。國外關(guān)于H型鋼的控軋技術(shù)有兩種，一是TM-SC(控扎-局部冷卻)工藝，于普通的控軋工藝在軋制時緣腹過渡區(qū)實行冷卻，這需要在軋機上安裝相應(yīng)的冷卻設(shè)備及其控制系統(tǒng)，對不同規(guī)格的鋼梁調(diào)整相應(yīng)的冷卻能力。二是QST(淬火和自回火)工藝，為在線熱處理，就是在終軋后對鋼梁進行快速水冷卻使其表面產(chǎn)生馬氏體，在鋼梁中心尚未冷卻之前停止冷卻，馬氏體在中心熱量的作用下自回火。這也需要在軋機上安裝相應(yīng)的水冷設(shè)備和控制系統(tǒng)。這兩種工藝都是主要通過溫度的急劇變化來細化金相組織，可以聯(lián)合使用，能極大地提高鋼材的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要利用現(xiàn)有的H型鋼熱軋裝置，在不增加任何冷卻設(shè)備的條件下，通過控軋技術(shù)生產(chǎn)出符合特定行業(yè)要求的優(yōu)質(zhì)含鈮H型鋼。
金屬學(xué)的強化韌化理論告訴我們，晶粒細化是改善材料強度和韌性的有效手段。無論是低、中、高碳鋼還是低、微合金化鋼，在軋制過程中，隨著溫度和變形量的變化，奧氏體都將發(fā)生完全再結(jié)晶，部分再結(jié)晶和未再結(jié)晶三個過程。再結(jié)晶區(qū)的控軋使奧氏體晶粒細化，要使鐵素體晶粒進一步細化，必須在此基礎(chǔ)上對未再結(jié)晶區(qū)進行控軋。
本發(fā)明的技術(shù)方案就是利用金屬材料在再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)變形與奧氏體晶粒細化的相關(guān)性，將H型鋼變形過程分為兩階段控制，即在再結(jié)晶區(qū)控軋，使奧氏體一次細化，在未再結(jié)晶區(qū)控軋，使鐵素體在變性帶形核得到細小的鐵素體晶粒，從而均勻、細化金相組織，得到高強度、高韌性的H型鋼。
再結(jié)晶區(qū)控軋主要控制變形溫度和單道次壓下量，具體控制變形溫度為1150℃～1100℃，單道次累積變形量≥45％，單道次累積變形量≤60％。
再結(jié)晶區(qū)控軋優(yōu)選單道次變形量6～12％，以8～9％為最佳。
未再結(jié)晶區(qū)控軋主要控制變形溫度和累積變形量，具體控制變形溫度＜950℃，累積變形量≥45％。
未再結(jié)晶區(qū)控軋優(yōu)選變形溫度920～850℃，單道次變形量最小6％，其余根據(jù)H型鋼成品尺寸要求調(diào)整直至累積變形量≥45％，優(yōu)選≥50％。
本發(fā)明利用現(xiàn)有的裝置和工藝流程，在不增加另外設(shè)備的條件下，根據(jù)金屬物理冶金原理，對常規(guī)的工藝條件進行調(diào)整、優(yōu)化，通過再結(jié)晶區(qū)控軋細化奧氏體晶粒，未再結(jié)晶區(qū)控軋產(chǎn)生足量、均勻變性帶從而細化鐵素體晶粒，使金相組織均勻、細化，產(chǎn)品性能顯著改善，組織細小、均勻，強韌性好，可焊性好，抗拉強度490～610MPa，-20℃橫向沖擊功34～98J，滿足美國石油協(xié)會平臺設(shè)計規(guī)范II類鋼材要求。
具體實施例方式
現(xiàn)有H型鋼熱軋的工藝流程包括加熱粗軋開坯、BD軋制區(qū)、待溫區(qū)、萬能粗軋區(qū)和終軋。
再結(jié)晶區(qū)控軋的工藝條件為溫度1150～1100℃，單道次變形量6～12％，在此工藝條件下使鋼在粗軋開坯成型過程中發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，奧氏體晶粒得以細化；萬能粗軋前鋼材待溫至再結(jié)晶溫度950℃以下時進行未再結(jié)晶區(qū)控軋，優(yōu)選溫度為920～850℃，單道次變形量最小6％，其余根據(jù)H型鋼成品尺寸調(diào)整，保證累積變形量≥45％，最好≥50％，使初次細化的奧氏體晶粒內(nèi)產(chǎn)生足量且均勻的變性帶，同時鈮的碳氮化合物在晶內(nèi)及晶界大量析出，成為鐵素體形核的核心，保證成品組織充分地均勻細小，其強度韌性同時得以強化。
本發(fā)明所提供的提高H型鋼強度和韌性的方法具有普遍性，也就是說對工字鋼、槽鋼、球扁鋼、角鋼等其他型鋼，在開發(fā)高強度、高韌性產(chǎn)品時也基本適用。
權(quán)利要求
1.一種含鈮H型鋼的軋制方法，包括粗軋開坯、萬能粗軋和萬能終軋，其特征在于再結(jié)晶區(qū)控軋溫度1150～1100℃，單道次變形量大于(含等于)鋼的臨界變形量，未再結(jié)晶區(qū)控軋溫度＜950℃，單道次累積變形量≥45％，單道次累積變形量≤60％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鈮H型鋼的軋制方法，其特征在于再結(jié)晶區(qū)控軋單道次變形量為6～12％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含鈮H型鋼的軋制方法，其特征在于再結(jié)晶區(qū)控軋單道次變形量為8～9％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鈮H型鋼的軋制方法，其特征在于未再結(jié)晶區(qū)控軋溫度920～850℃，單道次變形量自6％起依次增加直到累積變形量≥45％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種含鈮H型鋼的軋制方法，其特征在于未再結(jié)晶區(qū)控軋道次累積變形量≥50％。
全文摘要
一種含鈮H型鋼的軋制方法，是利用現(xiàn)有的軋制裝置和工藝流程，在不另外增加任何設(shè)備的條件下，利用金屬物理冶金學(xué)的原理，對常規(guī)的工藝條件進行調(diào)整和優(yōu)化，將H型鋼變形過程分兩階段控制，這就是在再結(jié)晶區(qū)控軋，控制變形溫度和單道次變形量大于臨界變形量，使奧氏體一次細化，在未再結(jié)晶區(qū)控軋，控制單道次變形量依次變化，直到累積變形量大于等于45％，小于等于60％。使鐵素體在變性帶形核得到細小的鐵素體晶粒，從而均勻細化金相組織，得到高強度、高韌性、可焊性好的H型鋼，抗拉強度490～610MPa，－20℃橫向沖擊功34～98J，滿足美國石油協(xié)會平臺設(shè)計規(guī)范II類鋼材的要求。
文檔編號C21D8/00GK1421286SQ0213837
公開日2003年6月4日 申請日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者蒲玉梅, 程鼎, 吳結(jié)才, 高海建, 奚鐵, 陳斌 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司