低成本Q345E生产工艺研究

2018-03-24

世界有色金属 2018年1期

（河北普阳钢铁有限公司中厚板厂，河北武安 056305）

低合金板以良好的综合力学性能广泛应用于汽车、建筑、船舶、铁路车辆等领域，中厚板厂3500mm宽厚板轧机采用四辊可逆轧机可以轧制6mm～160mm厚板。但随着钢铁行业竞争愈演愈烈，环保压力增大，金属冶炼成本日益升高，对生产和销售造成很大影响[1]。在保证产品质量的前提下，优化成分方案，研究开发新的轧制方式，保证低合金产品质量，改善Q345E厚板低温冲击韧性，提高产品合格率就显得十分必要。

1 成分设计及实际成分

通常在大生产中，经常采用Nb、V、Ti元素微合金化来保证强度指标及低温冲击韧性，大胆尝试设计优化成分，低S低P，合金减量化，对其进行试验。普通中厚板3500mm轧制生产线，为双机架布置，粗轧、精轧机均为3500mm四辊可逆式轧机，最大轧制力可达到80000KN。同时在控冷区域配备了预矫直机及东北大学升级改造的ADCOS-PM快速冷却装置。

快速冷却装置瞬时最大用水量可达到0.5MPa+10000m3/h，可实现：单独超快速冷却（UFC）；单独常规加速冷却（ACC）；直接淬火（DQ）三种功能。在以上轧制设备条件下，可通过控制轧制与控制冷却来实现40mm～65mm厚度的合金减量化生产。

2 工艺设计及实际工艺

2.1 轧制工艺

基于轧制设备条件，根据实际情况制定工艺方案进行试验。实际生产试验，采用320×2000mm超厚板坯，生产成品两种规格50×2200mm、60×2200mm。均采用两段式轧制，具体温度如表1所示。

第一阶段，在奥氏体再结晶阶段(＞1000℃)轧制由粗轧阶段完成。在这一温度范围内,奥氏体变形和再结晶同时进行，因再结晶而获得的细小奥氏体晶粒,将导致铁素体晶粒的细化。在奥氏体再结晶阶段内50mm厚压缩比达到65.6%，60mm厚压缩比达到62.5%。

第二阶段，精轧完成奥氏体非再结晶阶段(950℃～Ar3)轧制。在此阶段，临近Ar3温度的低温控轧可使形变加剧，促使奥氏体晶粒被拉长，在伸长而未再结晶的奥氏体内形成高密度形变孪晶和形变带，因而增加了铁素体的形核位置，细化了铁素体晶粒。精轧阶段50mm厚压缩比达到54.5%，60mm厚压缩比达到50%。

表1 工艺参数表

2.2 轧制温度对性能的影响

图1 精轧开轧温度对强度的影响

图2 精轧终轧温度对强度的影响

根据表1中精轧开轧温度及精轧终轧温度，结合实际金属板性能绘图进行分析，图1为精轧开轧温度对强度的影响，随着精轧开轧温度的逐渐升高，强度呈明显降低趋势，开轧温度810℃～820℃左右为强度最优温度。图2为精轧终轧温度对强度的影响，随着精轧终轧温度的逐渐升高，强度呈降低趋势，终轧温度770℃～780℃左右为强度最优温度，相同终轧温度下，由于精轧开轧温度不同强度值存在明显差异。

图3为精轧开轧温度对冲击韧性的影响，图4为精轧终轧温度对冲击韧性的影响，随着轧制温度的升高，冲击韧性明显下降，当精轧开轧温度高于840℃，终轧温度高于790℃后，冲击韧性又明显回升。

图3 精轧开轧温度对冲击的影响

图4 精轧终轧温度对冲击的影响

2.3 控冷工艺

控冷工艺采用半自动方式，辊道速度为1m/s，辊道加速度设为0.006m2/S，减少头尾温差，促使整板温度均匀。图5为返红温度对强度的影响，图6为返红温度对冲击韧性的影响，从图5、图6中可看出，实际执行返红温度在650℃～690℃之间，返红温度在650℃～660℃时，随着温度的升高，强度指标值升高，冲击韧性下降；当返红温度升高至670以后，随着返红温度的升高强度值逐渐降低。