本发明属于钢铁生产，具体的涉及一种355mpa级耐候热轧h型钢及其生产方法。
背景技术：
1、随着经济的发展和社会的需求，低成本、高性能、绿色化钢结构产品发展前景越来越好。热轧h型钢具备截面形状经济合理、力学性能优异、加工连接简单等优点而得到广泛应用。随着市场对钢材规格种类需求的广泛，耐候型h钢逐渐出现在人们视野中，屈服强度为355mpa的耐候h型钢是社会上需求最为广泛的一种型钢。
2、2018年8月14日公开的公开号为cn 108396228 a的专利，公开了一种屈服强度450mpa级高耐候热轧h型钢及其热处理工艺，该专利公开的h型钢的化学成分按重量百分比为c：0.06-0.10％、si：0.20-0.40％、mn：0.40 -0.70％、p：≤0.035％、s：≤0.010％、cr：2.00-3.50％，ni：0.30-0.50％，cu：0.30-0.50％，v：0.015-0.035％，alt：0.020-0.040％，余量为fe及不可避免的夹杂。得到的高耐候热轧h型钢的屈服强度超过480mpa，抗拉强度超过600mpa，断后伸长率超过20％，-40℃kv2型冲击功不低于65j，具备良好低温冲击韧性。但是其加入较多的cr，成本较高。
3、2018年7月6日公开的公开号为cn108251764a的专利公开了一种含锑屈服强350mpa级高耐蚀热轧h型钢及其生产方法，该钢的化学成分按重量百分比为c：0.06-0.15％、si：0.20 -0.55％、mn：1.00-1.45％、p：≤0.025％、s：≤0.015％、v：0.030-0.150％，sb：0.050-0.090％、cr：0.90-2.20％，余量为fe及不可避免的夹杂。得到的高耐候热轧h型钢的屈服强度超过380mpa，其-40℃低温韧性超过100j，具有良好的抗低温冲击韧性。能满足在温度为25℃时硫酸浓度20％的溶液中全浸24h，与q345b相对腐蚀率≤10％。其含有锑元素，成本较高。
4、因此，如何开发一种成本较低且保证一定强调和耐腐蚀的h型钢十分必要。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种355mpa级耐候热轧h型钢及其生产方法，通过优化化学成分和生产工艺，其产品屈服强度≥390mpa、抗拉强度≥510mpa、-30℃纵向低温v型冲击功≥110j、与q345b相对腐蚀率≤55％，满足国内国外热轧耐候h型钢的使用要求。本发明产品其耐大气腐蚀能力为一般碳素结构钢的4倍，可以直接用于北美大气环境下的桥梁钢结构，不需进行涂装，减少了钢结构的维护费用。且，本发明没有合金含量低，成本低。
2、本发明具体技术方案如下：
3、一种355mpa级耐候热轧h型钢，包括以下质量百分比成分：
4、c：0.07-0.12％，si：0.15-0.50％，mn：1.10-1.35％，p：≤0.030％，s：≤0.030％，ni：0.20-0.50％，cr：0.40-0.70％，cu：0.20-0.40％，v：0.040-0.100％，al：0.003-0.010％，其余为fe及微量残余元素。
5、所述355mpa级耐候热轧h型钢的成分还满足耐大气腐蚀指数应≥6；i＝26.01×cu(wt％)+3.88×ni(wt％)+1.20×cr(wt％)+1.49×si(wt％)+17.28×p(wt％)-7.29×cu(wt％)×ni(wt％)-9.10×ni(wt％)×p(wt％)-33.39×cu2(wt％)。
6、所述355mpa级耐候热轧h型钢的组织为铁素体和珠光体，铁素体晶粒度为9.0～10.0级，铁素体面积占比80％～86％；
7、所述355mpa级耐候热轧h型钢的屈服强度≥390mpa、抗拉强度≥510mpa、延伸率≥25.5％，-30℃纵向低温v型冲击功≥110j，与q345b相对腐蚀率≤55％。
8、本发明提供的一种355mpa级耐候热轧h型钢的生产方法，所述生产方法包括以下工艺流程：
9、铁水预处理→转炉冶炼→吹氩精炼→lf精炼→异形坯连铸→重型h型钢线轧制→轧后空冷。
10、所述转炉冶炼：铁水用量为60±5t；炼钢参考工序时间30±5min；终点压枪大于20s，出钢时间大于1min。
11、所述异形坯连铸：采用全程保护浇铸；每炉连浇时敞开浇注时间不得大于30s；中间包采用氩气微正压保护；中间包采用水口+塞棒形式；中间包钢水过热度波动在38～41℃范围内，拉速为0.80m/min，结晶器采用外装式浸入式水口塞棒自动控制，结晶器保护渣型号为hdk-3，浇铸周期45min；最终形成近终型异形坯。
12、所述重型h型钢线轧制包括：加热和轧制；
13、所述加热，异型坯在加热炉内的加热温度1230℃～1260℃，在炉时间170min～240min。该加热制度可以保证异形坯内部的合金元素充分固溶，同时可以避免长时间加热导致的奥氏体晶粒粗化。
14、所述轧制，包括重型h型钢开坯轧制：按照加热制度加热后的异形坯，依次进行高压水除鳞、开坯轧制等工序。高压水除鳞的作用是喷水式的机械冲击效果，直接用力的作用去除氧化皮，其次是高压水除鳞喷溅的冷作用使钢表面产生的微分热收缩，使氧化皮从钢上脱落，除鳞所用到的水压为20.5mpa，除鳞速度为1.5m/s，开坯机轧制速度为3m/s，压下速度控制在50～70mm/s。
15、所述轧制，还包括重型h型钢万能轧制：万能轧制段分为9道次进行可逆轧制，并且在第3道次进行控温轧制，控制温度为≤970℃后开轧，目的是使得晶粒变形尽可能地发生在未再结晶区，在该温度区间进行轧制时，奥氏体会更加均匀细小，同时为铁素体的形核提供了大量的晶核，同时也细化了后续形成的铁素体晶粒。万能段轧制速度为3～4m/s。
16、所述轧后空冷：将轧件平铺于组合冷床上，该冷床属于步进梁链式冷床，可以将轧件翻转90°进行冷却，同时可以根据生产需要调节产品之间的距离，以实现轧后控冷的目的。
17、本发明设计思路如下：
18、碳(c)：目前，耐候h型钢的碳含量约为0.07-0.12wt％，考虑到碳可以通过固溶强化作用提高产品强度，但是碳含量过高会降低材料的塑韧性和焊接性，设定碳含量为0.07-0.12wt％。
19、硅(si)：具有较强的固溶强化作用，在钢中以固溶形式存在，能显著强化铁素体，为获得较高的强度，si含量过高时，材料的塑韧性明显下降，设定si含量为0.15-0.50wt％。
20、锰(mn)：一定含量的mn，可以同时提高材料的强度和韧性，可以有效抑制铁素体向珠光体的转变，大大提高材料的低温韧性。当mn含量过高时，则降低钢的韧性，因此，mn含量应控制在1.10-1.35wt％。
21、磷(p)：在钢种容易发生偏析，且对钢材的表面质量有一定的影响，考虑到炼钢过程脱p难度，设定上限为0.030wt％。
22、硫(s)：在钢种属于杂质元素，对钢的韧性影响较大，考虑到炼钢过程脱p难度，设定上限为0.030wt％。
23、镍(ni)：有助于形成紧凑密实的物理结构，增强腐蚀锈层的保护能力，另外ni能提高钢的自腐蚀电位，并促进具有高稳定性和保护性的α-feooh生成，增强内锈层的致密性。考虑到成本问题，控制ni含量在0.20-0.50wt％。
24、铬(cr)：cr元素可以在钢材表面形成一层致密的氧化保护膜，这层氧化膜可以有效提高钢基体的耐腐蚀能力，另外当有cu元素加入钢中时，耐腐蚀效果尤为明显，cr元素是钢中有效的耐蚀性元素。控制cr含量在0.40-0.70wt％。
25、铜(cu)：钢基体表面二次析出的cu能够活化阴极，促使阳极发生钝化，减缓腐蚀速率，另一方面，随着腐蚀过程的进行，在钢的表面会生成富含氧化物的腐蚀锈层，同时也会生成一层薄的富铜层，而在腐蚀锈层与富铜层之间还会形成一层密实的薄氧化铜中间层，从而构成致密的双层结构腐蚀产物层，该腐蚀层可以极大的避免钢材发生腐蚀。控制cu含量在0.20-0.40wt％。
26、钒(v)：具有明显的沉淀强化和细晶强化作用。v元素可以以vfe化合物或者vn化合物的形式进行参杂，在化合物溶解度很大，冷却到铁素体范围后才产生析出，这样可以带来相当大程度的沉淀强化，它主要是通过沉淀强化来提高钢的强度。对于高强度要求钢来说，考虑到钒的强化作用，设定下限为0.040wt％，但是随着钒含量的提高，钢材的韧性提升较为困难，设定上限为0.010wt％。控制v含量在0.040-0.100wt％。
27、铝(al)：强氧化元素，可以促进炼钢过程的脱氧。铝元素可以起到细化奥氏体晶粒的作用，设定下限为0.003wt％；但铝元素含量过高，明显降低材料的塑性和韧性，而且会影响连铸异型坯表面质量，设定上限为0.010wt％。
28、本发明产品的成分通过降低p元素、提高cr元素和cu元素以保证其表面质量和耐候性能；通过添加v元素和al元素、优化si元素和mn元素以保证其力学性能和焊接性能。
29、本发明基于耐候热轧h型钢的生产，集中转炉冶炼、吹氩精炼、保护浇注、坯料加热、开坯轧制等多种工艺，通过合理的成分配比和生产工艺控制，利用bd开坯轧制+精轧+轧后空冷工艺，实现了组织为铁素体+珠光体、铁素体晶粒度约为9.0～10.0、铁素体面积占比80％～86％、屈服强度≥390mpa、抗拉强度≥510mpa、-30℃纵向低温v型冲击功≥110j、与q345b相对腐蚀率≤55％的耐候热轧h型钢生产。本发明产品广泛应用于国内及国外的工程，为推动耐候h型钢产品的发展提供了良好的技术保障。由于北美属于温带海洋性气候等多种气候，且由于该地区工业活动密集，二氧化硫、工业废水、重金属和有机物等污染物排放严重，使得该地区的腐蚀环境极为特殊。本法发明满足了钢结构在北美工业环境等特定耐大气腐蚀环境的需求。
1.一种355mpa级耐候热轧h型钢，其特征在于，所述355mpa级耐候热轧h型钢包括以下质量百分比成分：
2.根据权利要求1所述的355mpa级耐候热轧h型钢，其特征在于，所述355mpa级耐候热轧h型钢的组织为铁素体和珠光体，铁素体晶粒度为9.0～10.0级，铁素体面积占比80％～86％。
3.根据权利要求1所述的355mpa级耐候热轧h型钢，其特征在于，所述355mpa级耐候热轧h型钢的屈服强度≥390mpa、抗拉强度≥510mpa、延伸率≥25.5％，-30℃纵向低温v型冲击功≥110j，与q345b相对腐蚀率≤55％。
4.一种权利要求1-3任一项所述355mpa级耐候热轧h型钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺流程：
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼：炼钢工序时间30±5分钟；终点压枪大于20秒，出钢时间大于1分钟。
6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述异形坯连铸：采用全程保护浇铸；每炉连浇时敞开浇注时间不得大于30s。
7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述重型h型钢线轧制包括：加热和轧制。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，所述加热，异型坯在加热炉内的加热温度1230℃～1260℃，在炉时间170min～240min。
9.根据权利要求7或8所述的生产方法，其特征在于，所述轧制，包括重型h型钢万能轧制：万能轧制段分为9道次进行可逆轧制，并且在第3道次进行控温轧制，控制温度为≤970℃后开轧。
