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    Q345D中厚板两种控轧工艺比较|中厚板轧线设备配置

    分类:国庆节 时间:2019-05-23 本文已影响

      摘要:本文通过CR和TMCP两种工艺的对比试验,研究了不同的生产工艺对组织和性能的影响。ACC设备投用后,运用TMCP工艺合理控制轧制方式及轧后冷却速度,钢板的性能优于CR钢板,抗拉强度和屈服强度有了明显的提高。利用TMCP工艺降低Q345D中的Mn含量,减弱了钢板的中心偏析程度,有效地提高了低温冲击韧性。同时TMCP工艺的应用,缩短钢板的轧制周期,提高了轧制节奏。
      关键词:ACC 控轧控冷 中心偏析 冲击韧性
      1、 前言
      八钢自主开发的Q345D中厚板主要用于风电、水电行业,在新疆及西北地区极负盛誉。2011年8月ACC快速冷却装置在中厚板分厂投用后,制造部重新设计了Q345D钢板的轧制工艺,增加了轧后快速冷却处理,并对原成份进行了优化。通过批量生产和性能分析,过ACC的生产工艺(简称TMCP)钢板性能要优于不过ACC的生产工艺(简称CR)钢板性能。
      2、 八钢Q345D中厚板生产工艺介绍
      2.1 工艺流程
      ① CR工艺:
      120t转炉→LF精炼→RH精炼→连铸→板坯加热→控轧→矫直→空冷→精整→入库。
      ② TMCP工艺:
      120t转炉→LF精炼→RH精炼→连铸→板坯加热→控轧→ACC快冷→矫直→空冷→精整→入库。
      2.2 化学成份设计
      八钢中厚板分厂采用八钢自产的铸坯生产Q345D钢板,两种生产工艺的化学成份目标值见表1。
      由表1可知,TMCP工艺板坯中锰含量由1.5%下降至1.15%。
      2.3 轧制工艺
      以16mm的Q345D钢板为例,均采用一次待温,其轧制工艺参数见表2。
      CR工艺成份的Mn含量高于TMCP工艺成份,考虑到固溶强化效果,前者板坯加热过程中,保温时间增加10分钟。
      3、性能统计分析
      八钢生产的Q345D钢板主要用于制造风力发电和水利发电设备,低温冲击韧性和屈服强度是用户的关注点,也是该产品性能控制要点。
      3.1低温冲击试验
      对于两种生产工艺下的钢板,均采用连续生产取样分析。除去工艺异常外,-20 ℃的冲击值合格率为100%。冲击试样位于钢板宽度1/4处,头部形状不规则部分已切除,试验方向为横向打击。
      根据连续取样统计,两种工艺的低温冲击功最小值不低于135J,远远大于用户要求下限值。试验数据分析证明:造成薄规格Q345D钢板低温冲击急剧下降,甚至不合格的主要原因,一是板坯中心偏析严重,其次是冶炼过程出现卷渣事故,造成钢板大颗粒夹杂物超标。
      3.2 屈服强度
      两种工艺的屈服强度设计控制范围390±35Mpa,过程能力计算值见表3,其相应的正态分布直方图见图1、图2。
      从图1中可以看出,TMCP工艺的正态分布中心线右移,说明采用TMCP工艺,屈服强度明显得到提升。
      在表3中,TMCP钢板屈服强度的Cpk值偏低,是由于ACC冷却强度的波动性影响了屈服强度值。
      3.3性能对比分析
      对两种工艺连续250批次试样性能平均值见表3。
      两种工艺均以屈服强度为目标值进行过程设计,从结果TMCP钢板的屈强比高,使用性能优于CR钢板,这是因为提高轧后冷却速度后增强了材料析出强化效果,有效地提高了屈服强度,但同时也降低了材料的延伸率。
      TMCP工艺降低了Mn含量,因此钢板中心偏析程度减弱,从而提高了低温冲击值,这与我们的试验经验相吻合。
      4金相组织
      对于Q345级别的钢板,经过ACC快速冷却后的强化机理,一般倾向于通过快速冷却的作用固定轧后钢板内部的组织缺陷,提高钢板因为冷却应力导致的位错密度,增加钢板相变的过冷度等方式增加钢板相变形核点和相变驱动力,使得晶粒可以通过相变的方式更加细化,达到提高钢板力学性能的目的。
      实验结果表面,两种工艺的钢板,其组织仍为铁素体,晶粒度差别不大,TMCP钢板晶粒度平均细半级,见图3。
      
      在TMCP工艺成份设计时,降低Mn含量的目的是降低铸坯中心偏析,见图4.
      5. 结论
      5.1 目前八钢两种工艺Q345D中厚板均能满足标准要求。
      5.2 TMCP钢板的综合成本低于CR钢板, 由于TMCP钢板的屈服强度富余量较大,因此还有进一步降低成本的空间。
      5.3 由于TMCP钢板的中心偏析程度较轻,因此钢板的低温冲击合格率要高于CR钢板。
      5.4 对于屈服强度而言,CR钢板的稳定性要高于TMCP钢板。
      5.5 薄钢板在轧制时末三道次的温降较大,钢板的轧制力也较大,从而导致在成形道次时钢板的板形不宜控制,易出现镰刀湾、边浪等板形缺陷;TMCP工艺提高了终轧温度,降低道次变形抗力,易于操作工控制钢板板形。
      5.7 TMCP工艺中间坯的待温厚度大,待温温度高,待温时间短,有利于增加待温后道次压下量,减少轧制道次;由此可以降低钢板的轧制周期,提升轧制节奏。
      参考文献
      [1].孙本荣,王有铭,陈瑛.中厚钢板生产.冶金工艺出版社,1991:86
      [2].王有铭,李曼云,韦光.钢材的控制轧制和控制冷却[M].冶金工业出版社,1995

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