中厚板Q460c轧制工艺与组织性能的测试分析

马占福 ，向华 ，赵虎 ，陈晓山

（1.宝钢集团八钢公司制造管理部；2.新疆八一钢铁股份有限公司）

1 前言

中厚板轧制460C产品通过采用控轧控冷技术对生产过程中的温度设定、变形率调整以及轧后冷却速度的控制，来改善钢板的内部组织，得到综合性能良好的产品。八钢中厚板产线成功开发Q460C以来，已生产合格钢板十几万吨，力学性能均满足厂家使用。但在2018年5～7月，Q460C多次出现性能不稳定，延伸率、屈服强度预警等问题，导致产品改判。技术团队针对此性能异常产品进行了检测分析，对比分析生产工艺参数，对Q460C生产工艺进行了调整和优化，最终得到了合格的产品。

2 性能异常Q460C产品检测及工艺分析

针对性能异常Q460C产品进行检测分析，分析延伸不合及屈服预警批次的组织性能，重点分析轧制工艺参数的设定、调整和优化对钢板的组织性能的影响。Q460C化学成分见表1。

表1 Q460C化学成分 %

2.1 Q460C生产工艺制度

生产Q460C规格是25×2500（mm）钢板，采用250mm厚连铸坯，经过粗轧和精轧两阶段控制轧制+水冷工艺，1100～1050℃开始进行再结晶区轧制，在粗轧机经9道次轧成75 mm，总压下量为70%;在精轧区930～820℃进行非再结晶区轧制，经7道次轧成最终产品厚度，总压下量为75%，相关工艺参数制度如表2。

表2 Q460C过程工艺控制制度

按此工艺控制要点执行，根据国标 GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》判定，出现部分批次的钢板延伸不合、屈服预警现象。不合钢板的性能数据见表3。在4200 mm中板轧机生产线共发生了6个批次钢板延伸率不合格，均低于标准要求约2%，而有的屈服强度超过了600MPa，4个批次屈服强度预警，延伸较高，由此对不合格试样进行了断口和金相组织分析。

表3 Q460C牌号钢板延伸不合的性能指标

2.2 Q460C组织性能检测

2.2.1 断口形貌

图1 460C延伸率不合格断口形貌

图1(a)、(b)为较典型板材伸率不合格断口，由断口形貌来看，在板材厚度中心位置，存在较为明显的层状断裂特征，并伴生有白亮带，且白亮带断裂面基本垂直于拉伸方向，表现为脆性断裂断口。

2.2.2 金相结果分析

图2 试样不同厚度处的不合格显微组织

图2是沿试样轧制方向表层与芯部的显微组织，由表面处至中心铁素体晶粒逐渐粗化，珠光体逐渐呈带状形貌。钢板表层的组织为块状（针状）铁素体和板条状贝氏体，钢板芯部出现大量的板条状贝氏体，呈带状分布。芯部出现贝氏体，主要是温度设定出现偏差，冷却强度过高，直接导致CCT冷却曲线右移，造成大量的贝氏体出现，直接导致屈服强度高，延伸率低的现象。

3 Q460C生产工艺的优化

通过分析，现场调整了轧制工艺制度，通过对开轧温度、终轧温度及冷却强度的优化和调整，实现了对钢板组织性能的改变。

3.1 工艺参数制度调整

在生产测试中，对轧制工艺中的关键点参数进行了调整，调整重点集中在精轧区域，待温厚度为80 mm，总压下量为68%;精轧经过7道次轧成最终产品厚度，总压下量为75%，经过调整的相关工艺参数制度如表4所示。

表4 Q460C轧制关键点工艺控制制度

分析前期生产的性能结果发现，屈服强度的余量很大，而延伸非常小，低于国家标准，在此次调整的工艺参数中，有针对性地调整了温度控制中的终轧温度、返红温度及ACC的冷却强度。改进前过程控制中主要是温度控制的太低，冷速过快，使钢板芯部组织也出现了贝氏体组织，造成延伸率不合。由此采取提高终轧温度控制范围10℃，按中上限控制，调低冷却强度1～2℃/m，从而得到了合格的钢板性能指标，见表5。按此调整后的工艺进行了多次生产，钢板的性能均合格，屈服强度平均在500～510MPa，延伸率在20%～23%，比较稳定。

表5 Q460C钢板延伸合格的性能指标数据

3.2 合格钢板的断口和金相组织检测

图3 460C延伸率合格断口形貌

图3为伸率合格断口，由断口形貌看，试样缩口较明显，出现典型的塑性拉伸特征，韧性较强。

3.2.2 金相结果分析

图4显微组织，由表面至芯部组织铁素体、珠光体晶粒均得到细化，表面组织为铁素体+珠光体+少量弥散贝氏体，芯部为铁素体+珠光体，表层贝氏体的存在保证了钢板屈服强度的指标，芯部是珠光体和铁素体组织，保证了带钢的韧性，钢板延伸较好，整体钢板晶粒细化，大小均匀，由此钢板性能组织均匀，得到了合格的产品。

图4 试样不同厚度处的合格显微组织

4 效果

八钢中厚板轧制Q460C生产工艺参数调整后，对生产过程及产品进行了跟踪对比分析，轧制过程控制参数的稳定，保证了产品组织和性能的稳定。统计分析236块Q460c钢板，实际控制屈服强度平均为514MPa，抗拉强度631MPa，延伸率为22%，如图5。实际控制终轧温度平均为805℃，ACC返红温度为635℃，冷却速度平均为7.83/s，如图6。

图5 Q460c力学性能参数统计

图6 Q460c轧制过程能力报告

5 结束语

Q460C钢板的性能组织控制中，表层组织是铁素体、珠光体和少量弥散贝氏体，芯部是铁素体和珠光体，晶粒尺寸细化，则容易得到较合适的延伸率。在轧钢环节关键是控制好温度及冷却强度，如终轧温度过低和冷却强度过高，则钢板芯部组织容易出现贝氏体，同时钢板内部组织容易出现混晶现象，从而导致延伸率明显降低，影响钢板性能不合。