C-Mn-Ti系Q355B钢板的试制.pdf

总第 期 年第 期 .系 钢板的试制王 达(天津钢铁集团有限公司天津)摘要:低合金高强钢因其应用环境以及使用条件的特殊性常常需要具有良好的力学性能 微合金化结合一定的热处理工艺可以有效提高低合金高强钢的性能 研究钛微合金化及热处理工艺对低合金高强钢组织和性能的影响规律及作用机理对提高材料的性能、扩大材料的应用具有重要的意义 以 系 板坯的试制过程为例研究了钛微合金化冶金成分及轧制工艺控制对材料显微组织和力学性能的影响规律对比了 种不同轧制工艺条件下所生产钢板的力学性能和金相微观组织并分析了材料的强化机制 和 时 板的低温冲击性能、屈服强度和冷弯性能分析结果表明冶炼过程中形成的较大尺寸的 和链状的 对钢板的塑性和韧性均有负面影响 微合金化后的钢板晶粒度均在 级以上精开轧温度低于 终冷温度在 波动时钢板的综合力学性能最好关键词:微合金化轧制工艺再结晶区低温冲击性能屈服强度冷弯性能中图分类号:.文献标志码:文章编号:():./.(.):.:收稿日期:作者简介:王达()男高级工程师 年毕业于河北理工学院钢铁冶金专业现在天津钢铁集团有限公司主要从事生产管理及技术开发 :.引言 低合金高强度钢是中厚板产品中极为重要的一个牌号因其性能优异有良好的可加工性总第 期 能等而被广泛应用于高层建筑、工程机械、海洋平台等领域 当前各大中厚板生产厂家主要采用低碳高锰的成分体系进行生产然而在竞争激烈的市场条件下为了降低生产成本提高产品效益各大厂家不断探索和开发不同的成分体系 微合金化是生产低合金高强度结构钢板的重要技术手段之一通过添加少量的诸如、等微合金化元素可实现在保证塑韧性的同时大幅提升钢的强度 作为单独的微合金元素添加应用在热轧板卷上工艺成熟但在中厚板生产中 一般与其他微合金化成分复合添加主要是单一 微合金化的中厚板性能波动大 目前来看在中厚板领域 作为单一微合金元素的成分体系下的冶炼和轧制生产工艺尚未完全成熟为此本文对单独添加 微合金化的铸坯试制以及 种不同轧制工艺参数条件下的性能变化展开了研究冶炼及轧制试验.技术路线及生产工艺 微合金化过程中 的析出强化作用需要其达到一定的含量(.)但是钢液中 含量高(.)时极易与、发生反应阻碍起强化作用的 粒子的析出且其所形成的夹杂物对于钢的韧性有负面作用 为充分探究 元素在轧制过程中对钢板性能的影响生产冶炼了 炉该成分体系下的 板坯并分别进行了不同工艺参数下的轧制生产.冶炼及成分控制 为了获得目标化学成分和良好的铸坯质量炼钢过程要求 保证充分脱氧精炼进站前打铝线处理精炼结束后软吹氩 采用减少钢中的夹杂物实际生产的钢板过热度达到 连铸全程保护浇注电磁搅拌和动态轻压下技术保证运行正常确保铸坯质量良好 最终获得铸坯的化学成分如表 所示 铸坯低倍检验结果显示无内部裂纹且中心偏析为 类.级铸坯质量良好试制的铸坯能满足试验轧制要求.轧制试验 为了探究轧制工艺对钢板性能的影响将冶炼的 炉钢板(共计 张板坯)分成 组设置了 个轧制工艺进行对比分析 工艺:精轧开轧 终冷温度 工艺:精轧开轧 终冷温度 工艺:精轧开轧 终冷温度 工艺:精轧开轧 终冷温度 试验过程将 厚度板坯轧制成厚度 的钢板中间坯厚度为 具体的轧制工艺参数如表 所示可以看出轧制过程执行情况满足要求表 试样的化学成分(质量分数).指标要求成分.实际成分.表 钢板的实际轧制工艺温度控制情况.方案加热炉出钢粗轧开轧精轧开轧实测终轧实测开冷实测终冷工艺 工艺 工艺 工艺 检测结果.力学性能 为便于分析除进行标准要求的 冲击试验以外同时检测了 下的低温冲击性能 对 种工艺条件下的钢板进行力学性能检验结果如表 所示 从表 可以看出新设计的 系 钢板屈服强度、冷弯性能全部符合标准要求河北冶金 年第 期表 钢板的力学性能.工艺编号/冲击功/标准要求 工艺.工艺.工艺.工艺.从表 可以看出 种不同的轧制工艺参数所获得的成品钢板强度值均超过标准要求值 在 工艺的条件下即采用精轧开轧温度 和冷温度 终时钢板的屈服强度远超标准要求 在工艺和 工艺条件下精轧开轧温度较 工艺降低 相应的钢板强度也有所降低但与标准相比仍有较大的余量 在 工艺的条件下钢板的强度值处于理想状态 对于塑性性能 种不同工艺状态下钢板的断后伸长率均合格但高出标准值较少整体偏低 对于韧性性能 的冲击结果中在 工艺和 工艺中出现了不合格现象这两个工艺条件下冲击性能难以满足标准的要求 工艺的冲击结果基本满足标准要求但存在一定的风险工艺具有良好的冲击韧性 进一步分析 的检测结果除工艺条件下仍具有较高水平外 工艺均明显偏低.夹杂物 由于 种轧制工艺的原料来自同一炉钢夹杂物的数量和构成类型应基本一致但仍取了 种轧制工艺试样按金相评级标准对夹杂物进行检测结果如图 所示 其中 类夹杂物为.级 类夹杂物为.级 此外在所有试样中均观察到大量的黄褐色方形点状夹杂物图()和图()存在链状和大块方形的夹杂物 根据经验可以判断其为 元素的夹杂物为了进一步确认其类型利用扫描电镜对其进行了能谱面扫描分析结果如图 所示图 金相显微镜下夹杂物形貌及评级.总第 期 图 夹杂物形貌及元素面扫结果.从能谱面扫描结果可以看出大块方形的夹杂物主要组成元素成分为 和 为 而链状的夹杂物组成元素主要为 和 说明 基本被替代 元素主要以析出物或者夹杂物的形式存在于钢中在钢中易于与、和 等元素结合 在钢中形成不同类型的化合物析出顺序按温度从高到低先后分别为、(、)、加入 以后最先形成的 在钢水未凝固前就能产生一般尺寸较大且有明显棱角的方形结构 的较大尺寸析出物难以变形尺寸或链条较大时降低了钢板的塑韧性.金相组织检测分析 对 种工艺轧制的试样进行金相组织检验结果如图 所示 基体组织均为珠光体 铁素体 其中 工艺 工艺晶粒度的评级结果分别为:级、级、.级和 级晶粒组织较细 这是因为微量元素 能够抑制再结晶的发生其形成(、)微粒在尺寸足够小时可抑制晶粒长大 含 钢的晶粒组织细小从而充分发挥了细晶强化的作用在 工艺和 工艺局部区域观察到了混晶对钢板的韧性不利结果讨论.微合金化 微合金化主要是发挥其细晶强化和第二相析出强化的作用 在钢中有高析出温度和低溶点的特征在转炉冶炼过程中就已存在且在后续过程中不会溶解在高温奥氏体化时 通过钉扎晶界阻碍晶粒长大起到细化晶粒的作用 这也是该试验在不同轧制条件下均获得了较细晶粒的原因 钢中的 在与、等结合后富余的 将与 结合析出 沉淀相粒度尺寸足够小的 在低温析出后起到沉淀强化作用 试验钢板在不同的轧制工艺条件下的断后伸长率与标准值相比富余量都不高这是因为在冶炼过程中因钢水过热度较高()且硫元素含量偏高导致能够在液态条件下就生成 的析出物有更充足的时间长大形成大量且尺寸较大的 和等当大尺寸的 和 粒子附近有微裂纹生成且钢材受到较大外力作用时就可能发生断裂现象即降低了钢材的韧性.轧制与冷却工艺 该试验精轧开轧温度控制范围在 终轧温度在 和 工艺采用 精轧开轧结果发现出现了混晶现象使得冲击韧性不合格 而其他两个工艺未出现混晶 说明采用的该化学成分下钢板的典型部分再结晶区温度区间为 轧制过程中应尽可能避开部分再结晶温度区间减轻混晶对钢板性能的影响河北冶金 年第 期图 金相组织.工艺的精轧开轧温度 高于部分再结晶区间晶粒度最粗且混晶现象较为严重而 工艺的精轧开轧温度 尚未处在再结晶区因此 工艺钢板的晶粒度最细并且钢板的塑韧性性能最好 冷却速度可以用从开冷到终冷温度差替代因为生产过程中经过冷却区的时间是相同的因此开冷到终冷的温差可以反应冷速的大小 工艺采用了 个方案中最大的温差当钢板冷却速度快时能够形成更多的位错等亚结构成为 等粒子的形核点同时在快速的冷却条件下粒子尺寸长大受到抑制快的冷速会使得 粒子尺寸细小弥散因此 工艺钢板强度最高 综上所述当精轧温度在未再结晶区且冷速适中的 工艺获得的钢板综合力学性能最好 结论 通过对板坯的试制以及不同轧制工艺下钢板力学性能变化的分析得知要得到良好的 系 钢板应注意以下几点:()钢板在冶炼过程中形成了大量的较大尺寸的 和 粒子容易导致钢板的塑性和韧性等性能指标低 ()钢板的组织主要为珠光体 铁素体因添加 元素使得钢的晶粒度达到 级以上 ()精轧阶段在 的温度范围时产生了混晶组织对钢板的冲击韧性不利 ()精轧开轧温度低于 终冷温度在 波动时钢板的综合力学性能最好参考文献杨作宏陈伯春.谈微合金元素、在钢中的作用.甘肃冶金():.杨望华杨西鹏陈文超等.高强低合金钢的生产实践.河北冶金():.毛新平.薄板坯连铸连轧微合金化技术.北京:冶金工业出版社:.许云峰白秉哲方鸿生.低合金高强度钢钛微合金化进展.金属热处理():.罗许杨财水康永林等.低成本钛微合金化 钢组织性能的研究.轧钢():.宋扬刘丽华张中武.钛微金化低碳钢的研究进展.材料导报():.谢利群毛新平霍向东.对钢的组织性能的影响.冶金丛刊():.蔡珍韩斌谭文等.钛微合金化技术的发展现状.中国冶金():.孙胜英.中厚板表面裂纹的金相分析.河北冶金():.张大伟谷辉格张青等.钛微合金化热轧 钢生产工艺及性能研究.河北冶金():.