低合金高强度中厚板生产技术

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摘要：Q345B中厚板生产中，提高板坯表面及内在质量要注重化学成分设计，合理制定加热、轧制规范。轧制厚规格钢板时还应进行正火处理，以满足性能要求。
关键词：中厚板　 技术　 Q345B
　 Q345B中厚板作为最普通的低合金高强度钢，在工程建设、钢结构、机械制造等方面发挥的作用越来越突出，应用范围越来越大。Q345B中厚板质量水平与生产厂的工艺技术控制有直接关系。在通过分析总结大量相关性能与工艺技术的基础上，本文以Q345B为研究对象，提出了一些Q345B中厚板生产采用的生产技术。
1 Q345B连铸坯的成分设计与生产技术
1.1 成分设计
　 碳质量分数设计：碳是低合金钢的主要强化元素，考虑避开包晶区，碳质量分数易大于0.15％。
表1 　GB/T1591-1994标准Q345B中厚板化学成分要求　 ％
w(C) w(Mn) w(Si) w(P) w(S) w(V) w(Nb) w(Ti)
≤0.20 1.00-1.60 ≤0.55 ≤0.40 ≤0.40 0.02-0.15 0.015-0.060 0.02-0.20

　
表2 　GB/T1591-1994标准Q345B中厚板力学性能要求
厚度/mm ≤16 16-35 35-50 50-100 Rm/MPa A/% 冲击功/J
ReL/MPa 345 325 295 275 470-630 21 ≥34

　
　 锰质量分数设计：锰也是低合金钢的主要强化元素，从满足性能要求和冶炼经济性考虑，其质量分数应为1.30％～1.50％。
　 硅质量分数设计：硅具有固溶强化的作用，使合金铁素体的强度、硬度升高，塑性和韧性下降，低合金钢种尽可能用锰脱氧，硅质量分数不超过标准要求即可，成分设计中不作重点要求。
　 硫、磷等杂质元素要求：硫、磷是钢中的有害杂质，硫易生成硫化物使钢在加工过程中产生热脆性而断裂；磷易使磷质量分数较高的钢在低温下产生冷脆而断裂。考虑Q345B使用要求和冶炼成本，二者质量分数一般均应控制在0.025％以下。
　 Nb、V、Ti元素的设计：在钢中添加微量的Nb、V、Ti，可保证钢在碳质量分数较低的情况下，通过其碳、氮化物质点的弥散析出及Nb、V、Ti的固溶，细化晶粒，极大地提高钢的强度、韧性，特别是低温韧性，使钢具有良好的焊接性能和使用性能。但对不要求低温韧性的Q345B，若其他元素综合作用可满足性能要求时，可不加入该类元素。
　 标准规定，为改善钢的性能，Q345B可加入V或Nb或Ti等细化晶粒的元素，如不作为合金元素加入时，其质量分数下限不受限制，因此可不加V或Nb或Ti合金元素。
　 表3和表4为厚度8～30㎜，98批不含铌钢板和40批含铌钢板成分和性能情况汇总。
表3　 化学成分平均值　　　 ％
各元素质量分数 w(C) w(Si) w(Mn) w(P) w(S) w(Nb)
98批不含铌钢成分均值 ≤0.15 ≤0.328 1.338 ≤0.025 ≤0.0213 -
40批含铌钢成分均值 ≤0.141 ≤0.337 1.394 ≤0.02 ≤0.022 0.017

　
表4　 力学性能平均值
力学性能 ReL/MPa Rm/MPa A/% V型冲击功/J
1 2 3
98批不含铌钢性能均值 355.77 505.65 29.76 96.95 99.8 96.7
40批含铌钢性能均值 377.3 524 26.41 92.31 94 95.3

　
1.2 冶炼和连铸控制
　 按照1.1进行的成分设计，各转炉炼钢厂依据自身装备、铁水成分情况制定冶炼、精炼、连铸工艺规程，保证生产的Q345B连铸坯成分达到1.1要求，外形、表面质量达到YB/T2012标准要求。
2 轧制控制
2.1 加热
　 根据轧制力、规格情况，板坯加热温度控制在l150～1220℃。加热温度过高，易产生魏氏组织而恶化钢质。同时钢坯表面氧化严重，影响钢板表面和内在质量。轧制厚规格钢板时，板坯温度宜低；轧制薄规格钢板时轧制温度宜高。加热要保证钢坯热透，内外温差控制在40℃以内。
　 Q345B钢坯加热速度根据加热炉能力确定。对加热能力富裕者，加热速度控制范围为10mm/(8～10)min。加热时间长，钢坯表面氧化损耗高，且影响钢板表面质量。
2.2 轧制
　 轧制前应除去钢坯表面氧化铁皮，一般采用高压水冲洗，水压达到150MPa以上效果较好，可基本除净钢坯表面氧化铁皮。
　 根据坯料规格、成品规格、轧制力、辊径等条件，设计轧制压下规程和轧制方式。对轧制力富裕的轧机，可采用数块钢坯交叉轧制或链式轧制。
　 终轧温度对钢板的性能有很大的影响作用，一般控制在800～850℃。
2.3 快速冷却
　 有快速冷却装备的企业，尽可能采用快速冷却。根据钢板厚度采用最大冷却速率，一般10～20℃/s即可满足性能要求。同时根据快速冷却装备情况，进一步采用控轧控冷工艺，有可能将钢坯中锰质量分数降低到l％以下，以节省合金成本。
2.4 热处理
　 轧制厚度大于50㎜以上的钢板，若坯料厚度较小，采用常规轧制方法压缩比小于5时，性能往往不能达到标准要求。提高性能的方法除降低钢坯加热温度外，还可以采用正火处理的方法，正火温度宜采用(910±10)℃。
3 结语
　 生产Q345B中厚板，应合理设计钢坯成分。在保证设备能力的条件下，降低加热温度，控制终轧温度，采用快速冷却能满足要求；若采用控轧控冷，可进一步减少锰合金的消耗，从而进一步降低成本；对需保证性能的厚钢板，可采用降低钢坯加热温度和热处理方法。

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