控轧控冷工艺对建筑用钢组织与性能的影响

通过热模拟方法对建筑用20MnSi钢筋进行了CCT曲线测定,根据CCT曲线设计了控制轧制和控制冷却工艺,对比分析了常规冷却和控轧控冷工艺下20MnSi钢筋的显微组织和力学性能。结果表明,控轧控冷20MnSi钢筋的心部组织为铁素体和珠光体,1/2半径处组织为铁素体、珠光体和少量屈氏体组织,边部区域为回火索氏体和少量回火屈氏体;心部区域的晶粒度为8.5级,1/2半径处的铁素体晶粒度为10级;控轧控冷工艺下钢筋的抗拉强度和下屈服强度都高于常规工艺下的20MnSi钢筋,断后伸长率和强屈比低于后者,但是都满足国标对HRB400钢筋的要求;随着上冷床温度的升高,控轧控冷20MnSi钢筋的下屈服强度和抗拉强度都呈现为逐渐降低的趋势,而断后伸长率和强屈比都随着上冷床温度的增加而逐渐升高。     

42CrMo圆钢组织性能的优化

针对某钢厂生产的42CrMo小规格圆钢因硬度偏高,刀具损耗严重,给后续机械加工造成一定困难的问题,采用JMatPro软件计算了42CrMo 钢的CCT曲线和TTT曲线,在分析其微观组织转变规律的基础上,研究了控轧控冷工艺对产品组织、硬度的影响。结果表明,42CrMo圆钢终轧温度较高,冷速较快,冷却后圆钢组织为贝氏体是造成其硬度偏高的主要原因。因此,通过降低终轧温度,采用轧后水冷以及冷床使用保温罩等手段以有效降低轧后冷却速率的措施,将圆冷速控制到0.32 ℃/s,使42CrMo圆钢冷却后获得了铁素体+珠光体的组织,硬度控制在253~266HBW,满足了客户的使用要求。     

采用控轧控冷工艺生产HRB400钢筋的工艺参数

通过在HRB335钢筋化学成分的基础上适当增加Si、Mn含量,不添加Nb、V、Ti等微合金元素,并采用控轧控冷工艺成功地生产出了力学性能和微观组织均符合要求的HRB400钢筋,其开轧温度为1000～1080℃,13#精轧入口温度为900～950℃,上冷床温度为820～860℃.     

Nb微合金化HRB400钢筋的开发

采用热模拟试验研究了含Nb钢筋连续冷却相变行为。结果表明,随着冷却起始温度的上升,铁素体的尺寸和比例均增加,硬度则不断下降。冷速在0.5～1℃/s时,组织以铁素体和珠光体为主;随着冷速的增大,贝氏体比例增加;冷速达到5～10℃/s后,组织以贝氏体为主。采用冷却起始温度和冷速分别为880℃和1℃/s开展25 mm钢筋工业试制,屈服强度≥430 MPa,断后伸长率≥20%,最大力总延伸率≥15%,强屈比≥1.4。     

合金元素和工艺参数对非调质CT80钢组织性能影响

研究了终轧温度、冷却速度和卷取温度等工艺参数对具有不同Mo、Nb含量的非调质CT80连续油管用钢组织性能的影响。结果表明,满足其强韧性要求的组织特征为针状铁素体和贝氏体复相组织,且弥散分布约4%的细小M/A岛。终轧温度主要影响组织均匀性。当冷却速度由40～45℃/s提高到60～70℃/s后,铁素体形态转变为针状,其内部亚晶面积增加,位错密度升高。卷取温度影响复相组织中强化相的形态与分布。为避免珠光体或马氏体而促进贝氏体组织转变充分,卷取温度应约为450℃。Mo元素含量提高至0.24%可促进针状铁素体转变并形成细小的强化相M/A岛,起到良好的亚结构强化和相变强化效果。Mo和Nb含量的增加使得实验钢对冷速的敏感性明显降低,增强了非调质CT80连续油管用钢控冷过程工艺稳定性。     

含Nb管线钢针状铁素体相变动力学研究

采用Gleeble 3500热模拟试验机,研究含Nb管线钢连续冷却过程中的针状铁素体转变行为。将试样加热到1 050℃奥氏体化,冷却至850℃并分别保温0,300,600,1 200 s后冷却到室温。根据热膨胀曲线,采用杠杆定律绘制了相转变量-温度曲线,建立含Nb针状铁素体相变Jeziorny动力学方程。结果表明:随保温时间的增加,由于Nb(C,N)的析出,Nb(C,N)颗粒为针状铁素体提供更多形核位置,提高相变温度,促进针状铁素体转变,抑制贝氏体转变,最终由贝氏体、针状铁素体的混合组织转变为针状铁素体组织;相变开始时间减少,同时相变完成时间缩短,针状铁素体体积分数增加。     

控轧控冷条件下X100管线钢的组织转变及性能

试验钢采用低碳Nb、Ti、Ni、Cu、Mo等合金化设计理念进行X100管线钢化学成分设计,用真空感应电炉冶炼,并经试验轧机TMCP工艺控制轧制,轧后弛豫并在机后快速冷却线中进行快速冷却。冷却后采用显微分析方法和力学性能测试等手段研究终冷温度对试验钢微观组织和性能的影响。结果表明：随着终冷温度的降低试验钢显微组织的变化规律是由多边形铁素体向准多边形铁素体、粒状贝氏体、贝氏体铁素体、马氏体型转变。在418 ℃时出现板条状贝氏体组织且随着终冷温度降低,组织中板条状贝氏体的含量增加,贝氏体板条束的直径变小板条间距变窄,提高了试验钢的强度和韧性指标。301 ℃时出现马氏体组织,试验钢的强韧性有所降低。未发现终冷温度对原始奥氏体晶粒尺寸有影响,因为影响试验钢原始奥氏体晶粒度的主要因数为控轧工艺。     

加热温度对19CrNi5钢组织及硬度的影响

选取轧后硬度高于200 HRB的19CrNi5钢为研究对象,用碳-硅棒箱式高温加热炉将同一炉钢材加热至800、850、900、950、980、1050和1100 ℃,保温40 min后室外15 ℃下空冷,用红外线测温仪测定钢材冷速,并检验钢材硬度、显微组织。经研究,贝氏体是影响钢材硬度的主要原因之一,当加热温度≥1000 ℃,冷速≥2.5 ℃/s时,加热温度越高,冷速越大组织中贝氏体组织比例越大,钢材硬度越高;当加热温度＜1000 ℃,冷速＜1.0 ℃/s时,冷却过程中,奥氏体完全转变为珠光体,最后全部形成珠光体+铁素体组织,钢材硬度低。实际生产中终轧温度控制在1000 ℃以下,冷速＜1.0 ℃/s时,可减缓或消除钢材中贝氏体组织的形成。     

LNG低温钢筋连续冷却转变规律探讨

利用膨胀仪、Gleeble热模拟试验机对LNG低温钢筋静态连续冷却转变规律进行了研究,绘制了LNG低温钢筋静态连续冷却转变曲线,结合光学显微镜、显微硬度计分析冷却速率对其组织演变规律的影响。结果表明,在冷速不小于20℃/s时,得到针状铁素体和贝氏体组织,随着冷速的提高,针状铁素体含量减少,贝氏体含量增多,贝氏体的形态由粒状转变成板条状。结合其组织和性能要求,轧后冷却速率宜控制在20~30℃/s区间。该结果为制定LNG低温螺纹钢的控制冷却工艺提供了重要的理论和技术参考。     

非调质CT80连续油管用钢的控轧控冷工艺

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行了控轧控冷热模拟试验,分析了非调质CT80连续油管用钢的精轧变形温度、冷却速度和卷取温度对试验钢组织与性能的影响规律。基于控轧控冷热模拟试验结果,设定了试验钢实验室轧制工艺,在终轧温度830℃、冷却速度46℃/s和卷取温度450℃轧制工艺条件下,获得了具有针状铁素体+贝氏体+少量M/A岛组织构成的成品钢板,其屈服强度620 MPa,抗拉强度754 MPa,伸长率29.2%,屈强比0.82,各项性能均满足CT80连续油管用钢力学性能要求。     

HRB500E钢筋性能异常原因分析及其改进措施

针对柳钢生产HRB500E钢筋时出现屈服强度ReL、塑性指标Agt分别低至440 MPa、5.0%的性能异常现象,通过对拉伸试样进行断口形貌、拉伸曲线、化学成分及金相组织分析,对工艺执行及取样过程进行排查,对其产生原因进行了分析。结果表明:HRB500E钢筋性能异常为残余元素B含量异常偏高而导致,当B质量分数达(27~48)×10^-6时,Nb.V.N复合微合金化HRB500E钢筋中的贝氏体含量明显增加,拉伸试样无屈服效应,屈服强度大幅下降,塑性指标Agt波动大。为此,调整了高硼坯料控轧控冷工艺,采用900 ℃入K₂ 轧机及920 ℃上冷床的工艺优化措施,亦即采用轧制过程及轧后冷却强度逐步加强的措施,可以降低B元素高淬透性的影响、抑制贝氏体的生成,使高B钢筋的组织和性能恢复至正常。同时,对合金及入炉废钢从源头上加强管控,制定残余元素含量上限的预警标准,可以极大减少残余元素控制异常或由此引发的钢筋性能波动。     

一种800 MPa级高强建筑用钢的试验研究

针对当前我国高强建筑用钢的开发,采用Ti-Nb微合金化技术设计试验钢化学成分,通过热膨胀试验确定了试验钢的动态CCT曲线,基于此设计了实验室热轧试验方案,研究了工艺参数对试验钢组织、性能的影响。结果表明:当水冷终冷温度大于610 ℃时,试验钢的显微组织为铁素体+珠光体;当水冷终冷温度小于390 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体;当终轧温度为810 ℃、水冷终冷温度为350 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体,屈服强度为837 MPa,这是细晶强化、相变强化、析出强化共同作用的结果,为800 MPa高强钢筋的研究开发提供了数据支撑和理论指导。     

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 对HRB400（Nb）钢筋出现无屈服和延伸率低的原因进行了研究,结果表明钢中贝氏体含量较高是导致其出现无屈服现象的主要原因,而C、Mn含量同时偏高、冷却速度快又是贝氏体形成的主要原因。通过对C、Mn含量以及冷却速度的控制,HRB400(Nb)无屈服现象得到改善。     

直轧条件下含Nb钢筋中Nb(C,N)的析出强化机理及控冷工艺优化

为了解决方坯直轧工艺生产含Nb钢筋出现的强化效果不显著问题,通过经典形核理论计算了Nb(C, N)在奥氏体中沉淀析出动力学行为特点,并通过现场控冷工艺试验验证了理论计算的结果。结果表明,加热炉轧制生产含Nb钢筋过程中Nb(C, N)的沉淀析出以晶界形核为主,方坯直轧工艺生产含Nb钢筋过程中Nb(C, N)的沉淀析出以位错形核为主;在含Nb钢筋的成分体系下,Nb(C, N)在奥氏体中沉淀析出过程中的晶界形核和位错形核C曲线鼻尖点温度分别约为1000 ℃和900 ℃;方坯直轧工艺生产含Nb钢筋可以在精轧机架间设置多段预穿水,以保证足够低的终轧温度,来获得Nb(C, N)沉淀析出的最佳强化效果。     

控轧控冷工艺对L450M管线钢屈强比的影响

为了提高管线用钢的安全服役性能,使其获得良好的强韧性和较低的屈强比,采用现场小批量试制试验,研究了不同控轧控冷工艺对L450M管线钢组织性能的影响。结果表明：L450M管线钢采用粗轧开轧温度1 010～1 050℃,精轧开轧温度920～960℃,精轧终轧温度790～830℃,终冷温度550～580℃,屈服强度可达到475～513 MPa,抗拉强度565～583 MPa,伸长率32%～38%,屈强比0.82～0.88,-20℃横向冲击功188～285 J,满足API SPEC 5L-2018标准要求;适当提高精轧终轧温度、降低粗轧阶段变形量、减少精轧阶段轧制道次,有利于降低L450M管线钢的屈强比;适当降低冷速、提高终冷温度,使L450M管线钢显微组织中先共析铁素体比例增加,有利于降低屈强比。     

穿水冷却工艺对Q345E棒材冲击性能及组织的影响

针对低合金高强钢Q345E棒材低温冲击性能合格率低的问题，分析其原因主要是由于终轧温度较高，轧后棒材组织晶粒粗大造成的，生产中需采用正火处理来改善组织晶粒度，提高其低温冲击韧性，但同时也提高了生产成本。为此，对φ50、φ40、φ35 mm规格Q345E棒材进行了终轧3段穿水冷却试验，通过穿水冷却来降低终轧温度，以解决晶粒粗大的问题。结果表明，与轧后态、正火态棒材组织对比，经过3段穿水冷却后的棒材组织明显细化，铁素体晶粒度达到9.4级以上，低温冲击性能明显提高，φ35 mm规格低温冲击性能合格率达到90%以上。同时，采用穿水冷却工艺，可以省去正火处理工序，节省了生产成本。     

穿水冷却工艺对Q345E棒材冲击性能及组织的影响

针对低合金高强钢Q345E棒材低温冲击性能合格率低的问题，分析其原因主要是由于终轧温度较高，轧后棒材组织晶粒粗大造成的，生产中需采用正火处理来改善组织晶粒度，提高其低温冲击韧性，但同时也提高了生产成本。为此，对φ50、φ40、φ35 mm规格Q345E棒材进行了终轧3段穿水冷却试验，通过穿水冷却来降低终轧温度，以解决晶粒粗大的问题。结果表明，与轧后态、正火态棒材组织对比，经过3段穿水冷却后的棒材组织明显细化，铁素体晶粒度达到9.4级以上，低温冲击性能明显提高，φ35 mm规格低温冲击性能合格率达到90%以上。同时，采用穿水冷却工艺，可以省去正火处理工序，节省了生产成本。     

山钢日照2 050 mm热连轧QP980高强钢的生产实践

介绍了山钢日照 2 050 mm热连轧生产线概况。针对供冷轧QP980高强钢用热轧薄规格原料生产中存在中间坯温降快、轧制过程稳定性差、易甩尾、板形难以控制、轧机振动等问题，对生产过程中各工序进行了工艺优化，提出了轧制计划编排、铸坯尺寸及加热制度优化以及粗轧提速、精轧负荷分配、水系统控制、精轧温度控制、侧导板开口度设定、卷取冷却控制及张力设定等的具体措施，实现了薄规格QP980高强钢的稳定生产。