低合金高強(qiáng)度鋼Q345D的軋制工藝改進(jìn)

白廣成 陳曉龍 梁艷慶

(東北特鋼集團(tuán)技術(shù)中心北滿分中心，黑龍江161041)

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345D鋼材用在鐵路車輛的關(guān)鍵部位，能滿足我國鐵路提速對鐵路車輛用鋼的要求。用戶按GB/T1591—1994向我公司訂貨，并在合同中提出鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別比GB/T1591—1994提高70 MPa和80 MPa的特殊要求。

通常情況下，終軋溫度為1 000℃時，所軋制鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度能夠滿足GB/T1591—1994的要求，但不能滿足用戶提出的高于GB/T1591—1994的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度要求。要達(dá)到需要值，必須改進(jìn)軋制工藝來提高鋼材的強(qiáng)度。

1 技術(shù)要求

GB/T1591—1994規(guī)定的Q345D鋼的化學(xué)成分見表1。

表 1 Q345D鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)

用戶對該鋼種力學(xué)性能的要求見表2，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別比GB/T1591—1994提高了70 MPa和80 MPa。

2 生產(chǎn)試驗工藝

Q345D鋼的生產(chǎn)工藝路線為：電爐冶煉→鋼錠加熱→初軋開坯→軋制→冷卻→精整→檢驗、檢查→上交。其中重點控制環(huán)節(jié)是電爐冶煉、初軋開坯和軋制三個階段。主要的試驗是在軋制工序進(jìn)行。

2.1 電爐冶煉

國標(biāo)中對Q345D鋼的P、S成分要求不是很嚴(yán)格，但是由于所要求的力學(xué)性能高于國標(biāo)，所以在電爐冶煉生產(chǎn)中我們加強(qiáng)了對鋼水純凈度的控制，嚴(yán)格控制鋼水中的P、S、Cu含量。在線喂Al線，精煉全過程分批加入鋼渣友進(jìn)行脫氧，并保證足夠的白渣精煉時間。在溫度、成分合適時，鋼包進(jìn)入VD，關(guān)閉真空蓋，逐級開啟真空泵，真空度達(dá)到合適時，再保持(20～25)min。在真空保持過程中，盡量提高鋼水?dāng)嚢鑿?qiáng)度，確保脫氣效果。放散后，喂入適量鋁線，確保成品Al在0.020％～0.035％，保證足夠的軟吹時間后吊包、澆注。電爐冶煉后的Q345D鋼的成品化學(xué)成分見表3。

表 2 用戶要求的力學(xué)性能指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對比

表 3 Q345D鋼成品化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)

2.2 鋼錠軋制

鋼錠在825 mm初軋機(jī)開坯后，直接送到500 mm軋機(jī)軋制成?70 mm的鋼材。此次生產(chǎn)采用了不同以往的加熱溫度、終軋溫度及冷卻方式。原工藝是：加熱溫度1 260～1 280℃，開軋溫度1 180～1 200℃，終軋溫度1 000℃，鋼材堆冷。而新工藝是將終軋溫度按900～950℃和≤850℃控制，并且900℃以下總變形量控制為30％，同時在冷床用風(fēng)機(jī)快速冷卻到500℃以下收集、堆冷。

3 試驗結(jié)果與分析

按新工藝軋制的鋼材力學(xué)性能檢驗結(jié)果見表4。

表 4 鋼材的力學(xué)性能檢驗結(jié)果

從表4可以看出，采用控軋控冷工藝可以大幅提高鋼材的強(qiáng)度和低溫韌性。增大900℃以下的總變形量更是起到了細(xì)化晶粒、提高強(qiáng)度的作用，鋼材的綜合性能都達(dá)到了用戶的要求。

控制軋制得到的組織為塊狀珠光體+ 鐵素體，見圖1。降低終軋溫度有利于等軸塊狀鐵素體的形成，起到了細(xì)化晶粒的作用，能夠改善鋼的低溫韌性。變形溫度低，相變前奧氏體晶粒細(xì)小，相變可得到細(xì)小的塊狀鐵素體和細(xì)化的珠光體團(tuán)，提高了鋼的韌性。

兩種試驗工藝鋼材的晶粒度都大于8級，但終軋溫度低的鋼材晶粒度更細(xì)小，如圖2所示。細(xì)化晶粒使材料韌性增加。研究發(fā)現(xiàn)，鐵素體晶粒大小和韌脆轉(zhuǎn)變溫度之間呈線性關(guān)系。

為了防止再結(jié)晶后奧氏體晶粒長大，要嚴(yán)格控制接近終軋幾道的壓下量、軋制溫度和軋制的間隙時間，終軋道次要在接近相變點的溫度下進(jìn)行。為防止相變前的奧氏體晶粒和相變后的鐵素體晶粒長大，特別要注意控制軋后冷卻速度。因此，鋼材軋制后采用冷床風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻工藝措施是非常必要的。

(a) 終軋溫度900～950℃ 500× (b) 終軋溫度≤850℃ 500×

(a)終軋溫度900～950℃ 200× (b)終軋溫度≤850℃ 200×

4 結(jié)論

采用控軋控冷工藝生產(chǎn)的低合金高強(qiáng)度鋼Q345D可以達(dá)到用戶提出的特殊要求。通過實驗證明終軋溫度≤850℃有利于形成等軸塊狀鐵素體,能改善鋼的低溫韌性, 增大900℃以下的總變形量更是起到了細(xì)化晶粒、提高強(qiáng)度的作用。

[1]殷瑞玉.鋼的質(zhì)量現(xiàn)代進(jìn)展.特殊鋼，北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

[2]王祖斌，東濤，等.低合金高強(qiáng)度鋼.北京：原子能出版社，1996.