一種耐低溫熱軋h型鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于耐低溫H型鋼的冶煉技術領域，具體地，本發明設及一種耐低溫熱軸H 型鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 我國自20世紀80年代開始建造自己的海洋石油平臺，在海洋石油、天然氣的開采 方面發展迅速，該也有力的推動了海洋石油鉆井平臺用鋼的需求。高強度、耐低溫海洋平臺 用鋼的需求越來越大，而我國在該方面的技術能力還比較落后，迫切需要研發系列擁有自 主知識產權的高強度、高初性海洋平臺用鋼，該對于充分利用我國海域資源，實現國家的能 源戰略具有深遠的意義。海洋用熱軸H型鋼要考慮到風載荷、波浪載荷、河流載荷、冰載荷、 地震載荷等影響，該就決定了海洋平臺用鋼的特殊性，特別要求高強度、高初性。
[0003] 由于海洋石油平臺建造于大海之中，其工作環境十分惡劣。因此，海洋石油平臺對 鋼材的質量要求很高，除對強度要求外，對耐低溫性能要求也很高。為保證海洋石油平臺 用鋼具有良好的綜合性能，國外主要采用Nb或Nb-v微合金化的技術路線，如美國的A572/ A572M和E冊6、英國的BS4360-50D、德國的StE355等海洋石油平臺用鋼均為Nb-V微合金化 鋼。我國H型鋼生產品種與國外相比比較單一，強度級別在235-345MPa，其中235MPa占絕 大部分產量。微合金化用熱軸H型鋼研制在起步階段，當前生產高強耐低溫熱軸H型鋼除 了加強控制軸制W外，關鍵還是要引入合適的微合金化技術。
[0004] 在已公開的有關微合金化用于海洋石油開采平臺的耐低溫熱軸H型鋼的專利中， 中國專利申請CN103667910A介紹了一種具有良好低溫沖擊初性的熱軸H型鋼及其制造方 法，按重量百分比計，其鋼水的化學組成為；C0. 05~0. 18、SiO. 15~0. 40、Mnl. 0~1. 5、 V0. 010 ~0. 050、佩0. 015 ~0. 050、Ti0. 005 ~0. 025、A1《0. 035、P《0. 020、S《0. 015， 余量為化和微量雜質。該發明主要通過低碳含量，應用魄饑鐵復合微合金化工藝，實現了 高終軸溫度條件下耐低溫熱軸H型鋼產品生產。其問題在于該鋼種雖然使用了微合金佩， 但是強度級別沒有太高，而且-40°C的初性也不是很高，加入Nb后的生產成本增加了。
[0005] 中國專利申請CN101760704A公開了 一種含饑經濟型高強度高耐候熱軸H型鋼，其 中V的含量為0. 07%~0. 12%，但是由于其在煉鋼和連鑄過程中控制得較少，其低溫初性 不是很高，沒有充分利用V在鋼中的作用。
[0006] 綜上所述，微合金化海洋用熱軸H型鋼的研究與開發生產在國內的傳統流程上， 從成分設計的種類到生產工藝控制技術較低級別正處于發展階段。對于Q34祀及W上級別 的高強耐低溫熱軸H型鋼的成分設計和工藝在國內外還未見報道。由于Q34祀及W上級別 的熱軸H型鋼的冶金過程和工藝過程同傳統流程均有不同，主要是容易出現低溫初性不穩 定或強度不合要求，因此需要在冶金成分設計W及工藝控制上采取新的設計和工藝路線， W較低成本生產適合于海洋平臺用的耐低溫熱軸H型鋼Q345E，W滿足市場需求。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于，提供一種耐低溫熱軸H型鋼，本發明制備的H型鋼的組織為多 邊形鐵素體和珠光體組織，屈服強度為350~450MPa，抗拉強度為480~eOOMPa，斷后伸長 率> 22%，-40°C V型夏比沖擊功> 200J。
[000引為達到上述發明的目的，本發明采用了如下技術方案：
[0009] 一種耐低溫熱軸H型鋼，所述的熱軸H型鋼，按重量百分比計其化學成分為： C0. 07 ~0. 10%、Si0. 2 ~0. 4%、Mnl. 30 ~1. 60%、P《0. 020%、S《0. 015%、V0. 015 ~ 0. 070%、Ti0.0 10~0. 030%，余量為化和不可避免的雜質。
[0010] 本發明所述H型鋼的組織類型為多邊形鐵素體組織和少量的珠光體組織，且不 需進行熱處理工序，屈服強度為350~450MPa，抗拉強度為480~eOOMPa，斷后伸長率 > 22%，-40°C V型夏比沖擊功> 200J。
[0011] W下對本發明中所含組分的作用及用量的選擇做出了具體說明：
[0012] C;是低碳鋼傳統、經濟的強化元素，鋼的強度隨碳含量的增加而提高，但它對鋼的 焊接性能、力學性能及耐蝕性能影響很大，從國際焊接學會規定的碳當量Ceq和裂紋敏感 指數Pcm可W看出碳是影響焊接性能最敏感的一個元素，而且沖擊初性隨碳含量的增加也 會明顯下降，采用低的碳含量設計，可提高鋼板的初性和延性，并具有良好的焊接性和耐蝕 性能。因此，為滿足高強度與高初性的良好匹配，最根本的途徑是降低碳含量，并通過其它 手段提高強度，因此本發明中的C含量控制在0. 07~0. 10%之間。
[0013] Si ;是鋼中的基本元素，主要是在煉鋼過程中起脫氧作用，一般情況下，鎮靜鋼中 的Si含量都在0. 1 % W上。但是，鋼中含Si量偏高，會使鋼的初性，尤其使低溫初性明顯降 低，而且含量過高時對鋼的焊接性能不利，綜合鋼的強度、初性、耐腐蝕性能和焊接性能等 諸多考慮，本發明中的Si含量控制在0. 2~0. 4%之間。
[0014] Mn;作為碳素鋼和低合金結構鋼的基本組成元素，它在煉鋼過程中起到了脫氧劑 的作用，此外Mn在鋼中起固溶強化作用，由于要使鋼具有良好的可焊性則要求其有較低的 碳含量，因此通常靠提高鋪含量來保證其強度，但有資料顯示Mn含量過高（> 1. 5% )對鋼 的焊接性能不利，并可能加重中屯、偏析，并且鋪元素偏高易形成MnS夾雜，對鋼的耐蝕性產 生不利影響，因此本發明中的Mn含量控制在1. 30~1. 60%之間。
[0015] P;被認為是廉價的提高耐海水腐蝕性元素，但其會給母材的低溫初性和焊接熱影 響區初性帶來不利的影響，綜合考慮，各國海洋平臺用鋼的P含量都有較嚴格的上線控制， 一般不超過0. 030 %，本發明中的P含量上線定為0. 020 %。
[0016] S;是鋼中的有害元素，在鋼中易形成MnS夾雜，其對鋼的橫向性能、Z向性能、耐海 水腐蝕性能等均有害，在實際生產中應盡量控制在最低含量，本發明中的S含量上線定位 0. 015%。
[0017] V ;v可W提高鋼的澤透性，溶入鐵素體中具有強化作用，可W形成穩定的碳化物， 細化晶粒。但是V對奧氏體再結晶的阻礙效果沒有Nb明顯。V僅在900°C W下時才對再結 晶有推遲作用，在奧氏體轉變W后，V幾乎已經完全溶解，V僅作為一個元素來影響奧氏體 向鐵素體的轉變。V會產生中等強度的沉淀強化和較弱的晶粒細化，而且是與它所占的百 分數成比例的。N可W加強V的作用，為了獲得更大的強化效果，可W利用V的沉淀強化和 Nb的晶粒細化相結合的方法。鋼中加入V后，會提高初脆轉變溫度，影響低溫初性，一般需 要控制在0. 10% W下，在V、Ti共存的情況下，適當提高V對提高焊縫初性有良好的作用，
[001引 Ti ;是微合金化元素，在鋼中加少量的Ti可w提高鋼的強度，改善鋼的冷成形性 能和焊接性能，也可產生強烈的沉淀強化及中等程度的晶粒細化作用。Ti的化學活性很強， 易與鋼中的C、N、0、S形成化合物，TiN可有效阻止奧氏體晶粒在加熱過程中的長大，起到細 化奧氏體晶粒的作用，并能改善焊接熱影響區的初性，此外，Ti還可作為鋼中硫化物變性元 素使用，W改善鋼板的縱橫性能差異。但Ti的添加不足0.005%，效果不明顯，添加量過多 易產生連鑄巧缺陷。綜上考慮，本發明中的Ti含量控制在0. 010~0. 030%之間。
[0019] 本發明的另一目的在于，提供一種耐低溫熱軸H型鋼的制備方法，所述方法依次 包括轉爐冶煉一LF精煉一連鑄一軸制成型，其中：
[0020] 1)轉爐冶煉：
[002U a.冶煉終點控制：問<0. 020%，的<