用Q235B坯料試軋制Q345B級(jí)別鋼板

摘 要：文章主要通過Q235B坯料進(jìn)行變形量、軋制溫度及軋后鋼板冷卻等控制可以達(dá)到Q345B鋼板力學(xué)性能的要求。試軋結(jié)果顯示，鋼板屈服強(qiáng)度、生產(chǎn)率及焊接性能都符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，值得推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Q235B坯料；Q345B鋼板；軋制

隨著臨汾鋼鐵有限公司煉鋼工序停產(chǎn)后，中板全部采用太鋼坯料生產(chǎn)，由于坯料成本高，導(dǎo)致部分鋼種生產(chǎn)后無利潤(rùn)，有的甚至處于虧本狀態(tài)，嚴(yán)重影響公司經(jīng)濟(jì)效益。為滿足臨汾鋼鐵有限公司（簡(jiǎn)稱臨鋼）降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟(jì)效益、開拓市場(chǎng)等自身發(fā)展的需要，臨鋼開發(fā)新品種，生產(chǎn)高附加值的高端產(chǎn)品。在2014年3月份，臨鋼研究開發(fā)以Q235B為基本化學(xué)成分試制升級(jí)40mm以下規(guī)格超級(jí)鋼，強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到Q345B水平。

1 試驗(yàn)材料及軋制工藝

1.1 主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

Q235B坯料標(biāo)準(zhǔn)為GB/T700-2006，質(zhì)量等級(jí)為B，其中化學(xué)成分有P（≤0.045）、C（≤0.22）、S（≤0.045）、AlT（≥0.020）、Mn（≤1.40）、Si（≤0.35）。Q345級(jí)別鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1591-1994，質(zhì)量等級(jí)為B，同樣含有相應(yīng)的化學(xué)成分P（≤0.040）、C（≤0.22）、S（≤0.040）、AlT（≥0.015）、Mn（1.0～1.60）、Si（≤0.35）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試軋坯料

采用普通Q235B連鑄板坯，具體尺寸為：230mm×1550mm×240

0mm其中，含有不同分量的C、Mn、S、Si、P等化學(xué)成分。

1.2.2 試軋工藝

（1）控軋控冷工藝要求

在粗軋階段要打壓下量開坯，是為了保證足夠的道次變形量，改善鋼板性能，以達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，一定程度上還能保證有1～2次道次下量超過30mm。奧氏體再結(jié)晶會(huì)因大壓下量道次軋制有了足夠的再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力，從而為下一步控軋創(chuàng)造條件。在未再結(jié)晶區(qū)的軋制溫度較低的溫度區(qū)間進(jìn)行靜軋大壓下率軋制是精軋低溫大壓下率軋制，要求以快速連續(xù)軋制的方式實(shí)現(xiàn)末3道累積壓下率為>30%?？傋冃瘟恳话阍?40%～50%之間末結(jié)晶區(qū)總變形量越大，鐵素體強(qiáng)韌性就越好，晶粒越細(xì)小，脆性轉(zhuǎn)變溫度低。在末潔凈區(qū)加大道次變形量有助于增大晶界面積和奧氏體晶粒中的錯(cuò)位密度，增加鐵素體形核部位和細(xì)化鐵素體晶粒，進(jìn)而起到細(xì)化珠光體的目的?？剀埡?，可通過ACC層流冷卻系統(tǒng)對(duì)軋后鋼板進(jìn)行快速冷卻，以10～20℃/S的冷卻速度控制變熱后的奧氏體狀態(tài)，固定變形位錯(cuò)，促進(jìn)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中細(xì)化鐵素體，借助相變強(qiáng)化改善晶粒組織形貌，進(jìn)一步改進(jìn)鋼板韌性，提高鋼板強(qiáng)度。

（2）加熱工藝

運(yùn)用熱爐以3～4h加熱冷裝坯，出爐溫度為1130～1200℃，在保證鋼溫均勻燒透的前提下，鋼坯各點(diǎn)溫差不超過30℃，為了使奧氏體晶粒保持原始狀態(tài)，加熱時(shí)溫度不宜過高，為下一步晶粒細(xì)化創(chuàng)造條件。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 力學(xué)性能檢測(cè)

選擇兩組不同厚度試驗(yàn)板進(jìn)行性能檢測(cè)，避免Q235B坯料和TMCP軋制工藝混合至一起會(huì)產(chǎn)生時(shí)效反應(yīng)，測(cè)試鋼板的沖擊韌性、屈服強(qiáng)度、冷彎、生產(chǎn)率、抗拉強(qiáng)度等，測(cè)試結(jié)果計(jì)算時(shí)間為首日和15天。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，12mm試驗(yàn)板成品厚度力學(xué)性能在測(cè)試當(dāng)天的屈服強(qiáng)度為390MPa，沖擊平均值為168J，抗拉強(qiáng)度為515MPa，冷彎完好。15天后測(cè)試，除了平均屈服強(qiáng)度為385MPa外，其余力學(xué)性能指標(biāo)相同。16mm試驗(yàn)板成品厚度力學(xué)性能在測(cè)試當(dāng)天的屈服強(qiáng)度為380MPa，沖擊平均值為164J，抗拉強(qiáng)度為520MPa，冷彎完好。15天后測(cè)試，屈服強(qiáng)度370MPa，沖擊平均值為165J，抗拉強(qiáng)度510MPa，冷彎完好。20mm試驗(yàn)板的力學(xué)性能指標(biāo)和12mm、16mm試驗(yàn)板對(duì)比無差異。12mm和20mm厚鋼板顯微特性P硬度、P含量、F硬度及晶粒尺寸對(duì)比無顯著差異。

2.2 焊接性能評(píng)定

模擬用戶使用Q345B級(jí)板實(shí)際生產(chǎn)過程中的焊接工藝情況進(jìn)一步檢測(cè)升級(jí)板的后續(xù)加工性能，做焊接工藝評(píng)定可選取16mm厚度的試驗(yàn)鋼板。具體焊接方案為：以氣保焊和手工電弧焊為主要焊接方式，不需要控制層間溫度和回火，將單面焊成雙面即可。采用人工火切口開坡口對(duì)接板進(jìn)行接焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，坡口尺寸和組裝方法如表1所示。清除焊接部位殘留的鐵屑雜物，檢查焊縫外觀后對(duì)接頭組裝件進(jìn)行探傷檢測(cè)，合格后方可做性能試驗(yàn)。按TB10212-2009的規(guī)定執(zhí)行接頭力學(xué)性能等試驗(yàn)，具體焊接樣組織分析及性能測(cè)試結(jié)果如下：

在熱影響區(qū)組織、焊縫組織、熔合區(qū)組織區(qū)域觀察手工焊接樣可發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)組織檢測(cè)出的鐵素體和珠光體為不完全正火態(tài)。焊縫組織局部區(qū)域存在少量貝氏體，組織呈樹枝晶分布且呈現(xiàn)出魏氏組織形態(tài)的鐵素體和珠光體。熔合區(qū)組織呈現(xiàn)出魏氏組織形態(tài)的鐵素體和珠光體。在同樣區(qū)域觀察氣保焊接樣，組織分析結(jié)果與手工焊接樣相同。焊接樣金相組織中的母材試樣，心部存在輕微偏析，為F+P+W（1.0級(jí)），F(xiàn)+P（20%）+W（0.5級(jí)）。

焊接樣性能測(cè)試，手工焊接的沖擊吸收能量在熱影響區(qū)的KV2（J） KV2（J） KV2（J）分別為185.166.163，彎曲試驗(yàn)均為合格。在焊接中心的KV2（J） KV2（J） KV2（J）分別為157.149.149兩組數(shù)據(jù)對(duì)比有差異，彎曲試驗(yàn)均為合格。氣保焊接的性能測(cè)試結(jié)果與手工焊接對(duì)比無差異。

3 討論

從力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果可得知，Q345B級(jí)別鋼板的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)結(jié)果各項(xiàng)性能指標(biāo)相符，不僅伸長(zhǎng)率達(dá)25%以上，還有較大的富余量，塑性和沖擊韌性良好，優(yōu)于同規(guī)格的Q345B板。實(shí)驗(yàn)中采用的Q235B板坯，為普通坯料，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到0.6%，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.17%，由于未添加其他細(xì)化晶粒的微合金元素，導(dǎo)致該升級(jí)過15天后屈服強(qiáng)度降低5～20MPa。所以，為了是增強(qiáng)產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和使用可靠性，應(yīng)充分考慮時(shí)效因素，提高初檢強(qiáng)度余量。從焊接結(jié)果分析得知，不管是手工電弧焊還是氣保焊接的沖擊韌性、彎曲性能、伸長(zhǎng)率、強(qiáng)度等指標(biāo)都符合與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。焊接拉頭在母材上均斷裂，說明熱影響區(qū)沖擊值、焊接中心和母材沖擊值都基本相當(dāng)，再一次說明焊接適應(yīng)性良好。再?gòu)慕鹣嘟M織上分析，鐵素體+珠光體是焊縫處、熱影響區(qū)及熔合區(qū)的基本標(biāo)志，雖然有輕微魏氏體，但不影響用戶加工，所以，焊接評(píng)定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，Q235B坯料試軋制Q345B級(jí)別鋼板能獲得細(xì)小均勻的奧氏體晶粒，尤其通過降低低精軋開軋溫度能提高相變驅(qū)動(dòng)力，并在軋后快速冷卻作用下進(jìn)一步細(xì)化鐵素體晶粒，降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：武文青（1983，3-），男，現(xiàn)職稱：助工，學(xué)歷：第一學(xué)歷大專，函授本科，研究方向：新產(chǎn)品開發(fā)。