用Q235B坯料试轧制Q345B级别钢板

摘 要：文章主要通过Q235B坯料进行变形量、轧制温度及轧后钢板冷却等控制可以达到Q345B钢板力学性能的要求。试轧结果显示，钢板屈服强度、生产率及焊接性能都符合相关标准，值得推广和应用。

关键词：Q235B坯料；Q345B钢板；轧制

随着临汾钢铁有限公司炼钢工序停产后，中板全部采用太钢坯料生产，由于坯料成本高，导致部分钢种生产后无利润，有的甚至处于亏本状态，严重影响公司经济效益。为满足临汾钢铁有限公司（简称临钢）降低生产成本、增加经济效益、开拓市场等自身发展的需要，临钢开发新品种，生产高附加值的高端产品。在2014年3月份，臨钢研究开发以Q235B为基本化学成分试制升级40mm以下规格超级钢，强度级别达到Q345B水平。

1 试验材料及轧制工艺

1.1 主要技术指标对比

Q235B坯料标准为GB/T700-2006，质量等级为B，其中化学成分有P（≤0.045）、C（≤0.22）、S（≤0.045）、AlT（≥0.020）、Mn（≤1.40）、Si（≤0.35）。Q345级别钢板标准为GB/T1591-1994，质量等级为B，同样含有相应的化学成分P（≤0.040）、C（≤0.22）、S（≤0.040）、AlT（≥0.015）、Mn（1.0～1.60）、Si（≤0.35）。

1.2 试验方法

1.2.1 试轧坯料

采用普通Q235B连铸板坯，具体尺寸为：230mm×1550mm×240

0mm其中，含有不同分量的C、Mn、S、Si、P等化学成分。

1.2.2 试轧工艺

（1）控轧控冷工艺要求

在粗轧阶段要打压下量开坯，是为了保证足够的道次变形量，改善钢板性能，以达到细化晶粒的目的，一定程度上还能保证有1～2次道次下量超过30mm。奥氏体再结晶会因大压下量道次轧制有了足够的再结晶驱动力，从而为下一步控轧创造条件。在未再结晶区的轧制温度较低的温度区间进行静轧大压下率轧制是精轧低温大压下率轧制，要求以快速连续轧制的方式实现末3道累积压下率为>30%。总变形量一般在>40%～50%之间末结晶区总变形量越大，铁素体强韧性就越好，晶粒越细小，脆性转变温度低。在末洁净区加大道次变形量有助于增大晶界面积和奥氏体晶粒中的错位密度，增加铁素体形核部位和细化铁素体晶粒，进而起到细化珠光体的目的。控轧后，可通过ACC层流冷却系统对轧后钢板进行快速冷却，以10～20℃/S的冷却速度控制变热后的奥氏体状态，固定变形位错，促进奥氏体向铁素体转变过程中细化铁素体，借助相变强化改善晶粒组织形貌，进一步改进钢板韧性，提高钢板强度。

（2）加热工艺

运用热炉以3～4h加热冷装坯，出炉温度为1130～1200℃，在保证钢温均匀烧透的前提下，钢坯各点温差不超过30℃，为了使奥氏体晶粒保持原始状态，加热时温度不宜过高，为下一步晶粒细化创造条件。

2 试验结果

2.1 力学性能检测

选择两组不同厚度试验板进行性能检测，避免Q235B坯料和TMCP轧制工艺混合至一起会产生时效反应，测试钢板的冲击韧性、屈服强度、冷弯、生产率、抗拉强度等，测试结果计算时间为首日和15天。

试验结果显示，12mm试验板成品厚度力学性能在测试当天的屈服强度为390MPa，冲击平均值为168J，抗拉强度为515MPa，冷弯完好。15天后测试，除了平均屈服强度为385MPa外，其余力学性能指标相同。16mm试验板成品厚度力学性能在测试当天的屈服强度为380MPa，冲击平均值为164J，抗拉强度为520MPa，冷弯完好。15天后测试，屈服强度370MPa，冲击平均值为165J，抗拉强度510MPa，冷弯完好。20mm试验板的力学性能指标和12mm、16mm试验板对比无差异。12mm和20mm厚钢板显微特性P硬度、P含量、F硬度及晶粒尺寸对比无显著差异。

2.2 焊接性能评定

模拟用户使用Q345B级板实际生产过程中的焊接工艺情况进一步检测升级板的后续加工性能，做焊接工艺评定可选取16mm厚度的试验钢板。具体焊接方案为：以气保焊和手工电弧焊为主要焊接方式，不需要控制层间温度和回火，将单面焊成双面即可。采用人工火切口开坡口对接板进行接焊接工艺评定试验，坡口尺寸和组装方法如表1所示。清除焊接部位残留的铁屑杂物，检查焊缝外观后对接头组装件进行探伤检测，合格后方可做性能试验。按TB10212-2009的规定执行接头力学性能等试验，具体焊接样组织分析及性能测试结果如下：

在热影响区组织、焊缝组织、熔合区组织区域观察手工焊接样可发现，热影响区组织检测出的铁素体和珠光体为不完全正火态。焊缝组织局部区域存在少量贝氏体，组织呈树枝晶分布且呈现出魏氏组织形态的铁素体和珠光体。熔合区组织呈现出魏氏组织形态的铁素体和珠光体。在同样区域观察气保焊接样，组织分析结果与手工焊接样相同。焊接样金相组织中的母材试样，心部存在轻微偏析，为F+P+W（1.0级），F+P（20%）+W（0.5级）。

焊接样性能测试，手工焊接的冲击吸收能量在热影响区的KV2（J） KV2（J） KV2（J）分别为185.166.163，弯曲试验均为合格。在焊接中心的KV2（J） KV2（J） KV2（J）分别为157.149.149两组数据对比有差异，弯曲试验均为合格。气保焊接的性能测试结果与手工焊接对比无差异。

3 讨论

从力学性能检测结果可得知，Q345B级别钢板的标准和检测结果各项性能指标相符，不仅伸长率达25%以上，还有较大的富余量，塑性和冲击韧性良好，优于同规格的Q345B板。实验中采用的Q235B板坯，为普通坯料，锰的质量分数不到0.6%，碳的质量分数大于0.17%，由于未添加其他细化晶粒的微合金元素，导致该升级过15天后屈服强度降低5～20MPa。所以，为了是增强产品性能稳定性和使用可靠性，应充分考虑时效因素，提高初检强度余量。从焊接结果分析得知，不管是手工电弧焊还是气保焊接的冲击韧性、弯曲性能、伸长率、强度等指标都符合与相关标准规定。焊接拉头在母材上均断裂，说明热影响区冲击值、焊接中心和母材冲击值都基本相当，再一次说明焊接适应性良好。再从金相组织上分析，铁素体+珠光体是焊缝处、热影响区及熔合区的基本标志，虽然有轻微魏氏体，但不影响用户加工，所以，焊接评定结果符合标准。

4 结束语

综上所述，Q235B坯料试轧制Q345B级别钢板能获得细小均匀的奥氏体晶粒，尤其通过降低低精轧开轧温度能提高相变驱动力，并在轧后快速冷却作用下进一步细化铁素体晶粒，降低生产成本，增加经济效益。

参考文献

[1]何天仁.柔性轧制技术在三钢中板生产中的应用[J].轧钢，2013，30（6）：67-70.

[2]赵罗根.用Q235B板坯轧制Q345B级别钢板的升级试验研究[C].2011年全国中厚板生产技术交流会论文集，2011：72-76.

[3]刘晓美.轧制工艺对Q345B钢板Z向性能的影响[J].宽厚板，2011，17（1）：7-9.

作者简介：武文青（1983，3-），男，现职称：助工，学历：第一学历大专，函授本科，研究方向：新产品开发。