V-n微合金化高強韌大規(guī)格角鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼及其生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分按照重量百分比配比如下：C：0.14～0.20％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.30～1.55％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，N：0.009～0.016％，V：0.06～0.10％,Als:0.015～0.030％,余量Fe。按上述化學(xué)成分配方，在大型型鋼生產(chǎn)線上，通過控制連鑄、軋制工藝參數(shù)細化晶粒，并采用快冷的控冷工藝，使珠光體中的滲碳體呈顆粒狀或短棒狀分布，并在鐵素體基體上彌散分布著細小的碳氮化釩或氮化釩顆粒，從而達到提高大規(guī)格角鋼強度和低溫韌性的目的，力學(xué)性能指標達到Q460E的標準要求。
【專利說明】V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼及其生產(chǎn)方法，屬熱軋型鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]角鋼廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)中，而大規(guī)格角鋼主要用于鐵塔制造和建筑結(jié)構(gòu)。當前，我國電力能源超高壓、特高壓輸送線路建設(shè)項目蓬勃發(fā)展，到2020年為滿足“全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供”的需要，將在南北方向構(gòu)建多個百萬級特高壓輸電線路大通道，十二五規(guī)劃提出“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”的特高壓網(wǎng)建設(shè)投資高達2700億元。近十年，我國電力的需求量每年以10%~15%的速度在增長，這都為電力鐵塔用角鋼提供了廣闊的市場前景。
[0003]要滿足大量的多回路線路、特高電壓與大截面導(dǎo)電線，必須發(fā)展電力桿塔結(jié)構(gòu)的大型化，設(shè)計在電力桿塔上的載荷也將越來越大，這就需要大規(guī)格、高強度角鋼來滿足電力鐵塔用角鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計上的需求。
[0004]目前國內(nèi)主要以20號以下的Q235、Q345和Q390熱軋角鋼作為電力鐵塔用角鋼，
存在電力鐵塔用角鋼規(guī)格厚度偏小、強度及質(zhì)量等級偏低等問題，使得建造特高壓輸電鐵塔時不得不采用雙拼或多拼組合角鋼，帶來角鋼受力不均易破壞、螺栓連接施工難、加裝填板安全差、加工安裝費用大等一系列問題。為此，輸電線路建設(shè)提出了使用大規(guī)格、大厚度、高強度、高等級角鋼的要求，以取代小規(guī)格普通組合角鋼的使用。 [0005]此外，我國目前使用的電力鐵塔用角鋼質(zhì)量等級通常為A級和B級，所以電力鐵塔用角鋼在低溫和天氣惡劣的條件下容易發(fā)生斷裂事故。而我國的北方和偏遠山區(qū)氣候變化又異常惡劣，對角鋼的服役條件要求越來越苛刻，為了保證設(shè)備運行的安全性，對其低溫沖擊韌性要求越來越高。因此迫切需要開發(fā)出大規(guī)格、高強度和耐低溫沖擊角鋼，以滿足國家電網(wǎng)建設(shè)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)的缺陷，而提供一種V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼及其生產(chǎn)方法，通過優(yōu)化成分及生產(chǎn)方法，獲取超細晶鐵素體加顆粒狀或短棒狀珠光體組織，并在鐵素體基體上彌散分布著細小的碳氮化釩或氮化釩顆粒，提高了鋼的強度和韌性，進而替代小規(guī)格普通組合角鋼和強韌性匹配不好的角鋼。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，其特征在于，化學(xué)成分按照重量百分比配比如下:C:0.14 ~0.20 %，Si:0.20 ~0.50 %，Mn: 1.30 ~1.55 %，P:≤0.020 %，S:≥ 0.010%，N:0.009 ~0.016%，V:0.06 ~0.10%，Als: 0.015 ~0.030%，余量 Fe。
[0008]進一步地，上述V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，化學(xué)成分配比優(yōu)選如下:C:0.14 ~0.18%，S1:0.30 ~0.45%，Mn:L 35 ~L 55%，P:≤0.020%，S 0.010%, N:0.010 ~0.016%，V:0.07 ~0.09% ,Als: 0.020 ~0.026%，余量 Fe。[0009]進一步地，上述V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，力學(xué)性能技術(shù)指標如下:
抗拉強度:Rm≥620MPa,
屈服強度=Rel≥485MPa，
伸長率:A≥20%,
沖擊韌性:Akv≥20J (試驗溫度_40°C)。
[0010]一種V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼的生產(chǎn)方法，包括連鑄工序、軋制工序、冷卻工序，所述連鑄工序的工藝參數(shù)控制如下:
鋼水通過鋼包底部的滑動水口注入中間包，開澆第一包中包溫度控制在1545~1552°C，鑄坯拉速為0.85~1.5m/min,出結(jié)晶器的鑄坯尺寸為250*360*7750 mm ；
所述軋制工序的工藝參數(shù)控制如下:將連鑄所得矩形坯在加熱爐中加熱到1265~1275°C保溫后進行粗軋和精軋，粗軋機的開軋溫度控制在1050~1060°C，精軋機的終軋溫度為820~850°C，單道次壓下率大于20% ；
所述冷卻工序的工藝參數(shù)控制如下:軋后先采用霧化冷卻，使角鋼以大于25°C /s的冷速均勻快速的冷卻到680~720°C，然后在以0.02~2°C /s的冷速冷卻到450°C，然后空冷至室溫。
[0011]進一步地，上述V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼的生產(chǎn)方法，其熱軋角鋼最終室溫組織為超細鐵素體+顆粒狀或短棒狀珠光體組織，鐵素體晶粒尺寸為3~4 μ m ;并在鐵素體基體上彌散分布著細小的碳氮化f凡或氮化f凡顆粒，顆粒尺寸為2~20nm。
[0012]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的效果是:
①提供了優(yōu)化的V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼的化學(xué)成分配方。
[0013]②軋后快冷提高了鋼的強韌性，其原因如下:(i )降低了奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度，增大了相變的驅(qū)動力。(?)由于在終軋后采用快冷的控冷工藝，使其在終軋溫度到680~720°C溫度區(qū)間內(nèi)金屬發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶軟化的時間縮短，從而減少了形變儲存能的釋放，也相應(yīng)的增大了相變的驅(qū)動力，從而使相變后的鐵素體和珠光體得以細化。(iii)在釩氮低碳鋼中，75(rC以上以VN析出為主，低于75(rC基本上是V(CN)析出。軋后快冷盡可能的減少冷卻過程中VN的析出，以便增加隨后的慢冷過程中V(CN)的析出量。因為溫度越低，析出物的尺寸越小，對鋼的強韌化作用越大。(iv)由于軋后較快的冷速下，C來不及擴散，保留了在部分區(qū)域富集的狀態(tài)，造成C的濃度梯度。C的濃度梯度作為其擴散的驅(qū)動力，這在隨后的慢冷球化過程中還會有利于碳的擴散，加快滲碳體的球化進程。
[0014]③經(jīng)性能檢測表明，按照本發(fā)明化學(xué)配比和工藝參數(shù)生產(chǎn)的V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，其力學(xué)性能指標完全可達到Q460E的標準要求，各項性能指標均優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，且產(chǎn)品具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，目的僅在于更好的理解本
【發(fā)明內(nèi)容】
。因此，所舉之例并非限制本發(fā)明的保護范圍。
[0016]V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼生產(chǎn)方法的具體步驟是:
鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一爐外精煉一連鑄一加熱一熱軋一冷卻。
[0017]通過轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉、連鑄澆注后，矩形坯的化學(xué)成分為:C:0.14~0.20%，S1:0.20 ~0.50 %，Mn:1.30 ~1.55 % , P: ≤ 0.020 %, S:≤ 0.010 %，N:0.009 ~
0.016%，V:(λ 06 ~0.10%，Als: 0.015 ~0.030%，余量 Fe 和不可避免雜質(zhì)。
[0018]將連鑄所得矩形坯在加熱爐中加熱到1265~1275°C保溫后進行粗軋和精軋，粗軋機的開軋溫度控制在1050~1060°C，精軋機的終軋溫度為820~850°C，單道次壓下率大于20%，軋后先采用霧化冷卻，使角鋼以大于25°C /s的冷速均勻快速的冷卻到680~720°C，然后再以0.02~2V /s的冷速冷卻到450°C，最后空冷至室溫。
[0019]下表是具體實施例的化學(xué)成分按量重量百分比的配比:
【權(quán)利要求】
1.一種V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，其特征在于，化學(xué)成分按照重量百分比配比如下:C:0.14 ~0.20%，S1:0.20 ~0.50%，Mn:1.30 ~1.55% , P ≤0.020%, S:≤ 0.010%，N:0.009 ~0.016%，V:0.06 ~0.10%，Als: 0.015 ~0.030%，余量 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，其特征在于，化學(xué)成分按照重量百分比配比如下:C:0.14~0.18%，S1:0.30~0.45%，Mn:1.35~1.55%，P: ^ 0.020%, S:≤0.010%，Ν:0.010 ~0.016%，V:0.07 ~0.09%，Als: 0.020 ~0.026%，余量 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼，其特征在于，力學(xué)性能技術(shù)指標如下: 抗拉強度:Rm≥620MPa ； 屈服強度=Rel≥485MPa ； 伸長率:A≥20% ； 沖擊韌性:Akv≥20J (試驗溫度_40°C)。
4.如權(quán)利要求1或2所述V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼的生產(chǎn)方法，包括連鑄工序、軋制工序、冷卻工序，其特征在于: 所述連鑄工序的工藝參數(shù)控制如下:鋼水通過鋼包底部的滑動水口注入中間包，開澆第一包中包溫度控制在1545~1552°C，鑄坯拉速為0.85~1.5m/min，出結(jié)晶器的鑄坯尺寸為 250*360*7750 mm ； 所述軋制工序的工藝參數(shù)控制如下:將連鑄所得矩形坯在加熱爐中加熱到1265~1275°C保溫后進行粗軋和精軋，粗軋機的開軋溫度控制在1050~1060°C，精軋機的終軋溫度為820~850°C，單道次壓下率大于20% ； 所述冷卻工序的工藝參數(shù)控制如下:軋后先采用霧化冷卻，使角鋼以大于25°C /s的冷速均勻快速的冷卻到680~720°C，然后再以0.02~2V /s的冷速冷卻到450°C，最后空冷至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的V-N微合金化高強韌大規(guī)格角鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其熱軋角鋼最終室溫組織為超細鐵素體+顆粒狀或短棒狀珠光體組織，鐵素體晶粒尺寸為3~4μ m ;并在鐵素體基體上彌散分布著細小的碳氮化f凡或氮化f凡顆粒,顆粒尺寸為2~20nmo
【文檔編號】B21B37/74GK103911549SQ201410170653
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月26日
【發(fā)明者】馮運莉, 宋卓斐, 李 杰, 段寶美, 胡小明 申請人:河北聯(lián)合大學(xué)