[发明专利]高生产率和高强度的轧制的H－型钢及其制备方法

说明书

本发明涉及轧制的H-型钢产品(H-型钢)，每件该产品中质量上的变化很小，该产品之间的质量上的变化也很小，而每件产品都有高的强度和韧性。本发明还涉及制造H-型钢的方法。

在多种工业领域，如建筑、船舶构件、造船，贮罐、民用工程和建筑机械中使用H-型钢。长期以来，人们一直努力改进H-型钢的特性以便获得更高的强度和韧性。尤其是近年来，需求一种H-型钢，其沿厚度方向具有均匀的特性，而且在产品之间具有相同的H-型钢特性。

此外，随着高层建筑和建筑技术的发展，已有报道，很多建筑设计能在大地震时吸收因建筑物变形而产生的振动能，从而防止建筑物倒塌(如见Iron and steel(铁和钢)，1988,No.6,pp.11-21)。按照这种建筑设计，使建筑物的骨架(框架构件)在地震时以预定的方式倒塌，从而防止建筑物本身因形成该骨架的材料的塑性而倒塌。

按上述的建筑设计，建筑物的骨架在地震时按设计者的意愿以预定的方式倒塌。即，该建筑物的设计者必须知道构成该建筑物的每根立柱和横梁的钢材的屈服强度。因此，用于构成每根立柱和横梁的钢材如H-型钢具有如下的特性是绝对重要的，这特性是：每根立柱和横梁的特性是均匀的，而且钢材之间的特性也是均匀的。换言之，如果H-型钢的特点是该产品本身内部不均匀，产品之间的特性不同，则将发生某些问题。

但对某些用于市政工程、建筑和造船的钢产品，这些钢产品应有高的强度和韧性。因此，这些钢产品通常是用诸如公知的ThermoMechanical Controlled Process(热机控制工艺)(TMCP法)的控制轧制和控制冷却的方法生产的。

但，当用TMCP法生产厚约40mm的钢产品时，在轧制处理后进行的冷却过程中，沿给定的钢产品厚度方向，冷却速率各处不同，而且钢产品之间的冷却速率也不同。结果在最终获得的钢产品中，其结构是各处不均匀，而且钢产品间的显微结构也不同。沿该产品的厚度方向给定钢产品的材料质量各处不同，而且一件钢产品与另一件的材料质量也不同。

此外，当欲提交每种钢产品的淬透性时，作为可焊性指标的焊接裂纹敏感指数(下文简称为Pcm)将不合需要地提高。即，存在这样的问题：每个焊接热影响区(下文简称为“HAZ”)的韧性将变差。

过去主要用包括重加热、淬火和回火，以最终获得回火马氏体结构的工艺生产抗拉强度大于570MPa的钢。但，包括重加热、淬火和回火的工艺是过于昂贵了。

为解决上述问题，一直推荐各种改进了的钢产品，即在每件钢产品中质量变化小，在多个钢产品间质量变化也小的钢产品，而它还能抑制HAZ的韧性恶化。

还一下推荐各种改进的用于制造这种钢产品的方法。在日本未审专利申请No.8-144019、9-310117、10-72620中公开了这些钢产品及制备方法。在这些文献中所公开的技术，无论钢的冷却速度如何，该钢都以贝氏体为其主要的显微结构。

实际上，公开于上述文献中的技术都基于新近发现的事实，这些事实表明由于被冷却的钢件中冷却速率各处不同而使显微结构发生改变，从而使得钢产品在质量上出现变化。因此，上述的技术一直试图通过设计改进的钢的成分来解决上述问题，所述的钢成分对于不需考虑冷却速率的任何改变而能防止显微结构发生变化是有效的。一直有这样的报导，这样的技术是如此确立的，即将适量的元素态的B加到含碳量极低的钢中，或高Mn钢中，以使之能获得以贝氏体为主相的显微结构，并且其组成与冷却过程中的冷却速率无关，因而获得如下的钢产品，即每个钢产品中和不同的钢产品之间质量上几乎无变化。此外，上述技术还力图降低C含量，以便降低Pcm，从而改善每件钢产品的可焊接性。

但，日本未审专利申请No.8-144019、9-310117、和10-72620中所公开的技术主要涉及翼缘厚度大于50mm的H-型钢及厚度为50mm或更厚的厚钢板(假设在轧后需要热处理)。确实，上述技术适用于制造翼缘厚度较薄的H-型钢。但当想要提高生产钢时的生产率和经济效益时，这些技术尚需改进，以便改进每一钢产品的组成、改进某些相关的制造方法，从而有可能使每一钢产品获得高强度和高韧性。借助于这种进一步的改进，就可能使有上述薄度尺寸的H-型钢通过轧制处理获得从结构的轧制细化而得利的细的钢结构。

近年来，具有上述薄度尺寸的H-型钢作为防地震材料得到日益增长的应用。即，直至现在，一直要求具有上述薄度尺寸的H-型钢应具有更高的强度和韧性，而且可以低的成本制造。