一种含铌H型钢的轧制方法 一、技术领域
本发明涉及一种型钢热轧工艺，确切地说是一种含铌(Nb)H型钢的轧制方法。
二、背景技术
普通H型钢适用于民用建筑和工业建筑等，但其强度和韧性特别是低温条件下的横向冲击韧性，尚不能满足诸如铁道车辆行业、海洋石油开采平台行业等的要求。H型钢的综合性能与钢的化学成份、金相组织结构密切相关。改进钢的综合性能的方法除了调整钢的化学成份进行钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)等低合金化外，还在工艺上实行控轧技术，通过细化奥氏体晶粒实现铁素体晶粒的细化。国外关于H型钢的控轧技术有两种，一是TM-SC(控扎一局部冷却)工艺，于普通的控轧工艺在轧制时缘腹过渡区实行冷却，这需要在轧机上安装相应的冷却设备及其控制系统，对不同规格的钢梁调整相应的冷却能力。二是QST(淬火和自回火)工艺，为在线热处理，就是在终轧后对钢梁进行快速水冷却使其表面产生马氏体，在钢梁中心尚未冷却之前停止冷却，马氏体在中心热量的作用下自回火。这也需要在轧机上安装相应的水冷设备和控制系统。这两种工艺都是主要通过温度的急剧变化来细化金相组织，可以联合使用，能极大地提高钢材的综合性能。
《Nb微合金H型钢控制轧制技术研究》(钢铁，37卷，第2期)介绍了在Nb微合金H型钢轧制过程中，利用现有的H型钢热轧装置，在不增加任何冷却设备的条件下，通过使未再结晶区单道次累积变形量大于等于50％，生产出符合特定行业要求的优质含铌H型钢。
《优化工艺改善H型钢的横向冲击韧性的研究》(钢铁，37卷，第3期)披露了为了改善上述H型钢的横向冲击韧性，将再结晶区的开轧温度设定为1150度，未再结晶区开轧温度设定为930度。
三、发明内容
本发明就是要利用现有的H型钢热轧装置，在不增加任何冷却设备的条件下，通过控轧技术生产出符合特定行业要求的优质含铌H型钢。
金属学的强化韧化理论告诉我们，晶粒细化是改善材料强度和韧性的有效手段。无论是低、中、高碳钢还是低、微合金化钢，在轧制过程中，随着温度和变形量的变化，奥氏体都将发生完全再结晶，部分再结晶和未再结晶三个过程。再结晶区的控轧使奥氏体晶粒细化，要使铁素体晶粒进一步细化，必须在此基础上对未再结晶区进行控轧。
本发明的技术方案就是利用金属材料在再结晶区和未再结晶区变形与奥氏体晶粒细化的相关性，将H型钢变形过程分为两阶段控制，即在再结晶区控轧，使奥氏体一次细化，在未再结晶区控轧，使铁素体在变性带形核得到细小的铁素体晶粒，从而均匀、细化金相组织，得到高强度、高韧性的H型钢。
本发明的技术方案包括粗轧开坯、万能粗轧和万能终轧，再结晶区控轧温度1150-1100℃，单道次变形量大于(含等于)钢的临界变形量，未再结晶区单道次累积变形量≥45％且≤60％，再结晶区控轧单道次变形量为6～12％，以8～9％为最佳，未再结晶区控轧温度920～850℃，未再结晶区单道次变形量自6％起依次增加直到累积变形量≥45％。
本发明利用现有的装置和工艺流程，在不增加另外设备的条件下，根据金属物理冶金原理，对常规的工艺条件进行调整、优化，通过再结晶区控轧细化奥氏体晶粒，未再结晶区控轧产生足量、均匀变性带从而细化铁素体晶粒，使金相组织均匀、细化，产品性能显著改善，组织细小、均匀，强韧性好，可焊性好，抗拉强度490～610MPa，-20℃横向冲击功34～98J，满足美国石油协会平台设计规范II类钢材要求。
四、具体实施方式
现有H型钢热轧的工艺流程包括加热粗轧开坯、BD轧制区、待温区、万能粗轧区和终轧。
再结晶区控轧的工艺条件为温度1150-1100℃，单道次变形量6～12％，在此工艺条件下使钢在粗轧开坯成型过程中发生动态再结晶，奥氏体晶粒得以细化；万能粗轧前钢材待温至再结晶温度950℃以下时进行未再结晶区控轧，优选温度为920～850℃，单道次变形量最小6％，其余根据H型钢成品尺寸调整，保证累积变形量≥45％，最好≥50％，使初次细化的奥氏体晶粒内产生足量且均匀的变性带，同时铌的碳氮化合物在晶内及晶界大量析出，成为铁素体形核的核心，保证成品组织充分地均匀细小，其强度韧性同时得以强化。
本发明所提供的提高H型钢强度和韧性的方法具有普遍性，也就是说对工字钢、槽钢、球扁钢、角钢等其他型钢，在开发高强度、高韧性产品时也基本适用。