宽厚板轧制新工艺

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《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确提出，要开发新一代可循环钢铁生产工艺流程，提高产品质量和能源利用率，最大限度降低产品的能源消耗量，减少废弃物排放量。节约型钢材减量化制造技术作为其中的课题之一，目的在于通过技术进步，用尽量少的资源，在不添加或少添加合金元素的条件下，生产出高性能的钢材。

东北大学轧制技术及连轧自动化国家实验室近年来以少用微合金元素特别是稀缺合金元素生产优质钢板为主要目的，积极开发轧制新工艺，获得了多项成果。近日，他们开发出奥氏体再结晶区直接轧制+轧后快速冷却新工艺，未增加Nb等合金元素，仅通过挖掘现有设备潜力，就在宽厚板生产线上成功试制了60~85毫米厚Q345系列C-Mn低成本厚板，所得产品Z向性能稳定达到Z35标准要求。而且，试验结果表明，用该工艺生产低合金厚板可缩短2分钟轧制时间，提高了机时产量，具有显著的经济效益。

他们选用的材料为：化学成分：C-0.16；Si-0.37；Mn-1.39；P-0.011；S-0.004；A1-0.038，厚度250mm的铸坯。试验用钢与传统低合金厚板相比，未添加Nb等微合金元素，主要利用现代轧机能力较强的优势，采用奥氏体再结晶区轧制工艺成功开发出了Q345系列钢板。工艺优化的主要措施是：第一，终轧温度控制在适当低的温区，并且加大道次压下量，这是保证在最后道次得到足够细小的奥氏体再结晶晶粒的关键；第二，轧后快速冷却，轧制完成后钢板立即进入在线加速冷却水冷系统，以限制在终轧温度和Ar3之间温区内的晶粒长大。基于以上设计，具体工艺参数为：开轧温度：1050~1100℃，终轧温度：970~1020℃，终冷温度：600~700℃。轧后采用强水冷工艺，冷却速度为7~10℃/s。此外，平均道次压下量须超过15%。

对所得产品的试验结果表明，厚60~85mm成品钢板的Z向断面收缩率均大于50%，而且稳定，说明该钢板具有良好的抗层状撕裂性能。而且，钢板的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冷弯性能均能满足Q345D级国家标准的性能要求，有的批次达到了Q390级标准要求。组织检验表明，所得钢板表层为先共析铁素体+少量贝氏体，从厚度四分之一处到钢板心部为铁素体+珠光体组织，心部存在少量贝氏体。

由于在这种工艺中，钢板在较高温度区内轧制，变形抗力低，容易实现大压下量，而较大的道次压下量有利于Z向性能的提高。同时也使轧制道次从原来控轧时的10道次减少为6道次。这种奥氏体再结晶区直接轧制方法轧制一块厚板钢板仅需2分钟。如果采用控制轧制工艺，即使实现多块套轧，平均每块钢板轧制时间也要超过4分钟。显然，新的轧制方案的一大优势在于极大地节约了轧制时间，提高了轧机产量。