控轧控冷生产355MPa含铌微合金高强船板实践

简要介绍了酒泉钢铁集团公司生产355MPa含铌微合金高强船板采用的控轧控冷工艺，及其钢板性能质量，其达到了离线正火后钢材性能水平。     

低碳铌微合金化Q370qE-HPS钢的控轧控冷工艺研究

Q370qE-HPS钢是新一代低碳铌微合金化高性能桥梁用钢,其化学成分(质量分数)为0.08%C、0.25%Si、1.45%Mn、0.012%P、0.002%S、0.030%Nb、0.012%Ti、0.035%Al。为了制定合理的控轧控冷工艺,以获得含有细小铁素体和少量珠光体的显微组织和优良的力学性能,在Gleeble-3500热模拟试验机上对Q370qE-HPS钢进行双道次热压缩和两段控轧控冷试验,得到了该钢在不同工艺参数条件下的真应力-真应变曲线和连续冷却转变曲线,建立了Q370qE-HPS钢的静态再结晶图和形变奥氏体CCT曲线。结果表明:在≥1 000℃以≥10 s的道次间隔时间压缩变形,Q370qE-HPS钢的静态再结晶体积分数Xsrx≥90%,可作为粗轧工艺;在≤925℃以≤20 s的道次间隔时间压缩变形,Xsrx≤20%,可作为精轧工艺。两段热压缩变形后以约5℃/s速率冷却至580℃,Q370qE-HPS钢的铁素体晶粒细化、珠光体减少,避免了粒状贝氏体的形成,可作为控冷工艺。根据再结晶图和CCT曲线制定的Q370qE-HPS钢的控轧控冷工艺为:粗轧温度≥1 050℃、精轧温度≤925℃,轧后以5℃/s速率冷却。以该工艺试生产的Q370qE-HPS钢板的屈服强度≥410 MPa,抗拉强度≥520 MPa,断后伸长率≥23%,屈强比≤0.83,-40℃冲击吸收能量(KV2)≥200 J。     

建筑结构用耐火耐候钢Q355FRNH耐蚀性能研究

针对钢结构是我国建筑结构的发展趋势,但对其耐火耐蚀性能要求较高的问题,通过添加Cu、Cr、Ni及其他微合金元素,采取控轧控冷工艺,酒泉钢铁集团有限责任公司开发出满足我国西北地区承受温差大、抗冬季除冰盐氯离子腐蚀且具有耐火性能的建筑结构用耐火耐候钢Q355FRNH。通过120 h和240 h干湿交替循环腐蚀试验,发现Q355FRNH钢板腐蚀点坑的大小和深度均远远小于Q355B钢板,失重率是Q355B钢板的60％;通过SEM、EDS、XRD检测分析,发现Q355FRNH钢板表面氧化层致密,其所含提高耐腐蚀性能的关键物相FeOOH较Q355B钢板高出5.5倍,腐蚀240 h后其表面仍然有一定量的FeOOH和Fe₃O₄。     

TMCP技术在Q345B低合金化生产中的应用

采用TMCP控轧控冷技术,用普碳钢成分生产出了Q345B高强度热轧带钢。生产中通过调整中间坯厚度与成品厚度之比,同时控制终轧温度和卷取温度,将铁素体晶粒细化和珠光体相变强化相结合,得到了高强高韧性热轧钢板。钢板冷成型性和焊接性良好,实现了Q345B的合金减量化生产。     

冷速对热连轧钛合金棒材残余应力的影响

采用ABAQUS有限元分析软件,在钛合金棒材八道次连轧的基础上,对轧后轧件冷却过程进行热力耦合分析,研究了冷却速率对轧后棒材应力的影响。结果表明,自然水冷和强制水冷时,随着温度变化有较大残余应力产生。自然空冷和强制空冷时,残余应力随温度变化缓慢上升,尤其以自然空冷时应力上升幅度最小,棒材表面应力大约136 MPa,中心应力大约35 MPa。钛合金棒材冷却时最好采用空冷或更慢冷的方式,以降低残余应力。     

轧制工艺对工业化试制的真空组坯Q345R/304复合板组织性能的影响

山西太钢不锈钢股份有限公司利用真空组坯复合轧制（真空电子束焊接+轧制复合）技术工业化试制了Q345R/304复合板。本文研究了常规轧制和控轧控冷工艺下轧制复合板的界面结合率、常规力学性能、界面结合强度和界面附近的显微硬度和显微组织变化。结果表明：界面结合不良来自于复合界面处形成的硅铝氧化物和铬锰氧化物,这可能是由于组坯时真空度不足、加热过程中形成的氧化产物。两种工艺下界面附近显微组织差异明显,沿远离界面方向,常规轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向为均匀的块状铁素体和珠光体组织,304钢板组织已完全再结晶;控轧控冷工艺轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向由多边形铁素体和珠光体组织向针状铁素体和贝氏体组织过渡,304钢板组织仍有变形特征。力学性能检测表明：常规热轧复合板的屈服强度和抗拉强度比控轧控冷复合板分别低115、71 MPa,强度裕量较小;纵向冲击功不小于130 J,外弯、内弯、侧弯后无裂纹,复合板剪切强度在350 MPa以上,高于标准要求(不小于210 MPa),线扫描结果表明界面附近已存在由元素扩散形成的浓度梯度。     

桥梁板Q420qD-Z25生产实践

介绍了河北普阳钢铁有限公司生产Q420qD-Z25厚规格钢板的化学成分设计、控轧控冷工艺及钢板性能。研究了不同未再结晶区开轧温度对Q420qD-Z25厚规格钢板组织和力学性能的影响。结果表明：铌、钒微合金元素的复合添加,有助于细化铁素体晶粒,提高钢材的强度和韧性。采用两阶段控制轧制工艺,随着未再结晶区开轧温度的降低,组织更加细化,钢板的抗拉强度及伸长率变化不大,但屈服强度及-20 ℃冲击功显著提高。轧后钢板下线后迅速进行高温堆垛缓冷,保证了钢板具有优异的Z向性能。     

控轧控冷工艺对低碳贝氏体钢组织性能的影响

通过在中厚板轧机上进行的控轧控冷工艺试验，研究了不同控轧控冷条件对低碳贝氏体钢DB685组织和性能的影响，得出增大变形量可得到细小均匀的晶粒组织，使钢材的强韧性提高；增大轧后冷却速度能有效地提高钢板强度。并提出了工业生产DB685钢的控轧控冷工艺参数：终轧温度≤850℃，轧后冷却速度≥5℃／s，终冷温度≤650℃。     

柔性轧制Q235B和Q345B钢的生产实践

为解决用户个性化需求与企业规模化生产之间的矛盾,结合生产实际,用一种Q235B普碳钢铸坯按Q235B和Q345B两种强度级别热轧带钢要求进行生产试验.结果表明,利用控轧控冷技术的细晶强化与相变强化效果,可以用Q235B普碳钢铸坯生产出完全满足Q345B要求的热轧带钢,降低Q345B高强带钢的生产成本,实现了Q235B和Q345B两个强度级别热轧带钢的柔性生产.控轧控冷钢板的屈服强度可达395 MPa以上,抗拉强度可达510 MPa以上,韧塑性也满足标准要求.     

中厚板轧后控制冷却系统

介绍了轧后控冷技术的发展及其作用,指出通过应用轧后控冷技术,可以细化钢板晶粒,提高钢板的强度,代替正火工艺;分析了轧后控冷工艺主要工艺参数如冷却速度、水量及返红温度的控制对于控制冷却系统的影响;对实现轧后控冷技术关键部分的控冷设备及其自动化控制系统的主要构成及特点进行了详细介绍,并对中厚板轧后控冷技术的未来发展趋势进行了展望。     

耐候钢层冷边浪缺陷原因分析与控制

针对某产线SPA-H耐候带钢层冷边浪缺陷问题，分析了其产生机理，即是由于带钢宽度方向冷却不均，中部与边部相变不同步，热应力和相变应力的耦合作用而产生的。结合SPA-H钢的CCT曲线，开展了轧制速度、终轧温度、卷取温度对层冷后带钢板形影响的试验研究。结果表明，轧制速度、终轧温度和卷取温度对带钢层冷后板形均有影响。为此，对工艺参数进行了优化，将轧制速度控制在8 m/s以内，终轧温度由850 ℃降低到840 ℃，卷取温度由540 ℃提高到580 ℃，带钢板形明显改善；提高卷取温度后带钢强度降低，通过增加合金元素Mn、Cr的含量，可以确保带钢性能；同时，结合设备排查措施，使耐候带钢层冷边浪缺陷得到了有效控制。     

精轧后冷却速度对700MPa级带钢残余应力及组织影响的实验研究

通过实验室轧制、电镜观察、残余应力和力学性能测试,研究了精轧后不同冷却速度对700MPa级高强度带钢残余应力和组织性能的影响。结果表明,带钢的残余应力均为压应力,奥氏体转变后的产物与奥氏体膨胀系数差别大的带钢所测得的残余应力值较大,反之,残余应力值较小;典型的析出相均为聚集析出,随着冷却速度的减缓,析出相的尺寸开始变大。在精轧后不同冷却速度下高强度带钢的强度和残余应力的变化趋势是一致的。因此,要适当控制精轧后的冷却速度,在降低残余应力的同时,满足其强度要求。     

热轧带钢头尾拉窄的原因分析与控制措施

针对莱钢银山型钢有限公司1500mm热轧带钢生产线在冷轧料HPHC薄规格普碳钢Q235B、Q215B的生产过程中出现头尾拉窄的现象，通过借助测宽仪、板形仪及历史趋势查询等手段，分别对粗轧区域&精轧区域，卷取区域带钢头尾拉窄的原因进行了分析，并在粗轧头尾短行程功能（SSC）、E1立辊磨损情况、粗轧拉钢系数&精轧活套控制、张力控制、卷取张力控制等方面提出了改进措施，最终使带钢宽度控制精度在±5mm公差范围内的达到97.5%。     

数字化技术在板带及型钢轧制中的应用

在分析钢铁材料热轧过程特点的基础上,提出了数字化热轧系统的构成框图、板带热轧过程数值模拟平台和型钢轧制数字化系统的基本架构。针对我国某热连轧生产线典型低合金高强钢Q345B钢的实际生产过程,对粗轧、精轧及轧后冷却残余应力形成的全过程进行了模拟分析和组织转变模拟预测,给出了数字化技术在百米重轨产品设计开发及尺寸精度控制中的应用以及在复杂断面型钢产品设计开发中应用的实例。     

柔性轧制Q390C和Q420C钢板生产实践

目前市场对中厚板的订单具有个性化和多样化的特点，而对于不同强度级别的钢板，化学成分设计往往是不同的，这样会增加不同钢坯冶炼之间衔接的时间及化学成分控制的难度，导致冶炼成本增加，工序复杂化。结合市场需求与生产实际，采用同一Q390低合金高强度钢板坯，通过不同的控轧控冷工艺，对Q390C和Q420C两种强度级别热轧钢板进行了试制。结果表明，通过控轧控冷技术，可以充分发挥细晶强化作用，采用同一Q390低合金高强度钢板坯实现了Q390C和Q420C两个强度级别热轧钢板的柔性生产。试制生产的两种钢板，强塑性及0 ℃冲击功均满足标准要求，Q420C钢板屈服强度达441 MPa以上，抗拉强度达579 MPa以上。采用柔性轧制技术，降低了Q420C高强钢板的生产成本。     

柔性轧制Q390C和Q420C钢板生产实践

目前市场对中厚板的订单具有个性化和多样化的特点，而对于不同强度级别的钢板，化学成分设计往往是不同的，这样会增加不同钢坯冶炼之间衔接的时间及化学成分控制的难度，导致冶炼成本增加，工序复杂化。结合市场需求与生产实际，采用同一Q390低合金高强度钢板坯，通过不同的控轧控冷工艺，对Q390C和Q420C两种强度级别热轧钢板进行了试制。结果表明，通过控轧控冷技术，可以充分发挥细晶强化作用，采用同一Q390低合金高强度钢板坯实现了Q390C和Q420C两个强度级别热轧钢板的柔性生产。试制生产的两种钢板，强塑性及0 ℃冲击功均满足标准要求，Q420C钢板屈服强度达441 MPa以上，抗拉强度达579 MPa以上。采用柔性轧制技术，降低了Q420C高强钢板的生产成本。     

Q460GJCZ35特厚板Z向性能不合原因分析及优化措施

针对60~80 mm厚Q460GJCZ35钢板控轧后Z向性能不合的问题,采用金相检验、扫描电镜等检测手段,对钢板的组织、厚拉断口的形貌、夹杂物进行了检测分析。结果表明:Q460GJCZ35特厚板Z向性能不合是由于钢板心部存在贝氏体带状组织,以及厚拉断口存在MnS夹杂、(Nb、Ti)C夹杂而导致。为此,对Q460GJCZ35特厚板化学成分进行了优化,采用了降低C、Mn含量来减轻偏析,提高V、Ti含量及添加Cr元素来保证钢板强度的成分设计;炼钢及连铸工艺通过提高钢水的洁净度、加入钙线、降低拉速、增大二冷水量等措施,减少了钢坯的心部偏析及夹杂物;钢坯加热采用“低温长时间保温”工艺,控轧控冷工艺通过增大粗轧道次压下量、采用差温轧制工艺,提高精轧累计压下率、提高精轧温度、提高开冷温度、增大冷速等措施,保证了钢板的强度及Z向性能。     

薄板坯连铸连轧高强度低合金钢的控轧控冷工艺

针对FTSR工艺生产的700 MPa级高强度低合金(HSLA)钢进行了控轧控冷(TMCP)工艺试验研究,分析了不同控制轧制和控制冷却工艺对钢带力学性能和组织的影响规律。结果表明:热轧钢带强度与精轧阶段控制轧制道次积累变形量呈现显著正相关;层流冷却方式对钢带性能影响不显著,但间隔冷却模式能够改善钢带通宽方向性能不均匀性;控制冷却终点温度由600 ℃提高至670 ℃,钢带显微组织随温度升高而发生粗化,但析出相析出更充分,钢带强度持续升高。     

Q345E厚板低温冲击性能不合原因分析与对策

针对首秦公司4300mm轧机生产60-85mm规格Q345E钢板低温冲击韧性不合问题，分析了其主要影响因素，指出钢板终轧温度高、粗轧道次压下量小，且轧后多采用空冷造成钢板带状组织严重，晶粒尺寸粗大是该问题的主要原因。在生产中通过增大粗轧道次压下率、降低精轧温度、采用水冷等措施，改善了Q345E厚板的低温冲击韧性，大大提高了产品的合格率。