TMCP工艺轧制桥梁用不锈钢复合板的组织与性能

为了获得桥梁用不锈钢复合板良好的综合性能,采用控轧控冷(thermal mechanical control process,简称TMCP)工艺轧制了桥梁用不锈钢复合板316L+Q370qD,利用金相、扫描、拉伸、冲击、弯曲、剪切和晶间腐蚀等手段研究了该复合板的组织与性能。结果表明,316L+Q370qD桥梁用不锈钢复合板的界面实现了完全冶金结合,未发现孔洞、裂纹等缺陷以及大颗粒的析出物及氧化物夹杂等;复合板的屈服强度为421~446MPa,伸长率为24.0%~28.0%,-20℃纵向冲击吸收能量平均值为200J,180°内、外弯曲合格,平均剪切强度为412 MPa,复合板的各项力学性能均满足GB/T 8165—2008《不锈钢复合钢板和钢带》标准要求。按照GB/T 4334—2008方法 E进行晶间腐蚀试验,复层不锈钢316L未出现晶间腐蚀现象,具有良好的耐晶间腐蚀性能。     

非对称热轧单面不锈钢-碳钢复合板生产工艺研究

釆用“电子束真空焊接制坯+热轧”的工艺在钢厂热连轧生产线上进行了“316L不锈钢+Q345C碳 钢”的单面不锈钢复合板热轧生产。采用非对称制坯及异步轧制的手段生产出了高品质单面不锈钢复合板,所生 产的不锈钢复合板界面剪切强度大于320 MPa、屈服强度大于370 MPa、抗拉强度大于520 MPa、断后伸长率大于 30%,各项指标均达到GB/T8165-2008的要求。不锈钢层和碳钢层结合度良好,复合界面平直,无明显缺陷,不锈 钢与碳钢之间实现了良好的冶金结合,结合率达100% 。     

高速线材10道次精轧过程的有限元模拟

通过对钢厂高速线材热连轧过程的传热分析,借助ABAQUS软件建立了线材与轧辊的3维热机耦合模型,对42A钢(0.39%～0.46%C)从Φ16 mm精轧至Φ5.5 mm轧材的10道次精轧过程的温度场,应力-应变场和轧制力进行了模拟。得出精轧后轧件心部温度升高130℃,表面温度降低10℃,轧件降温主要是轧件的热辐射和水冷造成的。10道次轧制力的计算值与实测值的相对误差为1.88%～4.50%。     

铁路桥梁用轧制不锈钢复合板的应用性研究

对真空轧制法制备的铁路桥梁用不锈钢复合板316L+Q370qD进行了组织性能、扭转、焊接、疲劳、晶间腐蚀等应用性研究。结果表明:铁路桥梁用轧制不锈钢复合板316L+Q370qD复合界面实现了良好的冶金结合;复合板抗剪强度高,具有良好的强度及塑韧性,以及良好的承载扭曲变形性能及焊接性能;复合板焊接接头抗疲劳性能优异,其覆层不锈钢具备良好的抗晶间腐蚀性能。铁路桥梁用轧制不锈钢复合板能够满足相关标准的技术要求,用于制造铁路桥梁的桥面结构是安全可靠的。     

316L/Q345R热轧复合板界面组织演变及性能

利用扫描电子显微技术结合能谱分析对316L/Q345R热轧复合板结合界面组织及元素扩散情况进行了检测,通过热力学计算分析了界面附近碳的分布规律,并测量了结合界面的显微硬度与剪切强度。结果表明,结合界面碳钢一侧存在约50μm的铁素体带,而不锈钢侧存在约100μm的元素扩散影响区;不锈钢中铬、镍等元素向碳钢中扩散,碳钢中碳元素向不锈钢中扩散;复合板界面剪切强度为373 MPa,明显高于标准规定的210 MPa,略低于Q345R与316L剪切强度和的1/2(379 MPa)。     

中碳马氏体钢经不同温度温轧后的组织与性能分析

利用SEM、EBSD和拉伸试验研究了轧制温度对中碳马氏体钢组织转变和力学性能的影响。结果表明:轧制温度由500℃升高到600℃时,在80%压下率下铁素体晶粒尺寸由0.51μm增加到0.78μm,碳化物颗粒尺寸由40 nm增加到200 nm,轧制温度对碳化物颗粒尺寸的影响明显高于铁素体;当轧制温度由500℃升高到600℃时,抗拉强度由1 029 MPa降低至909 MPa,总延伸率略有增加,温轧后试验钢的屈强比在0.963 9~0.983 2。     

带夹层不锈钢复合板异步轧制力数学模型研究

 为实现带夹层复合板异步轧制力的预报,对直接添加薄板作为中间层的不锈钢复合板进行受力分析,依据各层金属变形特点以及轧件摩擦力方向的变化,将轧制变形区划分为5个分区,考虑复合板单元体截面法向应力与剪应力在各层金属间的线性分布,借助各个分区力平衡方程,建立了带夹层复合板异步轧制力数学模型;研究了剪切屈服应力比、辊径比、摩擦因数比对各层单元体应力分布的影响以及不同压下率下中性点和连接点的位置变化规律;运用MSC.Marc有限元仿真软件,对316L/Ni/EH40复合板进行了5道次异步轧制仿真,轧制变形区受力状态与理论模型基本一致,各道次轧制力大小与理论计算值误差在10%以内,结果表明,本模型可为带夹层复合板异步轧制力精准预报提供理论指导。     

时效处理和氮含量对316L超低碳奥氏体不锈钢冲击韧性的影响

316L超低碳不锈钢(/%:0.010～0.013C、17.50～17.67Cr、10.10～10.60Ni、1.89～2.02Mo、0.020～0.201N)由200 kg真空感应炉冶炼,并经550 mm轧机热轧成15 mm钢板。研究了1 050℃40 min水冷,750℃25～100 h空冷后316L钢的组织和冲击韧性。结果表明,随时效时间增加,316L钢的冲击功下降;同样时效时间,0.201%N的高氮316L钢的冲击功低于0.020%N较低氮316L钢,750℃100 h时效后两者的冲击功分别为40 J和150 J。低氮316L钢主要析出物为碳化物,在晶界和晶内呈细小弥散分布,尺寸为3～5μm;高氮316L钢析出物为100～200μm氮碳化物和σ-相,沿晶界分布。     

改善低碳高硫易切削钢切削性能的工艺实践

在分析影响易切削钢AISI 1215切削性能因素的基础上,通过将钢中的碳含量从0.094%降至0.072%, LF精炼用硅锰脱氧,控制LF终点游离[o]60×10^-6~80×10^-6,140 mm×140 mm坯结晶器水流量从1 900~2 050 L/min降至1700~1 850 L/min,二冷区比水量由1.15 L/kg降至0.90 L/kg,优化轧制工艺使硫化物平均直径由原来的2.09μm增加至3.11μm等工艺措施,使低碳高硫(0.072%C,0.365%S)易切削钢盘条的切削性能明显提高,零件表面粗糙度为2μm左右,满足用户要求。     

冷轧不锈钢-碳钢复合板弯曲裂纹的分析

通过“爆炸+轧制”法生产的0.80～1.20mm的304不锈钢碳钢(Q235A,08Al)304不锈钢复合板的厚度比例为1∶10∶1,该板在建筑门窗幕墙和日用炊具领域有广泛应用前景。冷弯试样产生裂纹的分析结果表明,基板含碳量高的Q235A钢(0.16%C)比基板含碳量低的08Al钢(0.06%C)出现裂纹的几率大,并且钢中夹杂物、钢的晶粒度和热处理工艺均影响冷轧复合板的弯曲性能。通过选择08Al钢为基层板,控制1050℃热处理工艺,使晶粒度级别≤8级,可明显改善冷轧复合钢板的弯曲性能。     

600 MPa级Nb-Ti微合金高强度钢的开发

开发的Nb-Ti微合金高强钢(/%:0.04C、0.34Si、1.40Mn、0.010P、0.004S、0.098Nb、0.020Ti、0.045Al、0.002 5N)由真空感应炉冶炼、50 kg钢锭40 mm锻造板坯经试验室单架轧机于1 200℃7道次轧制成10mm板,末道次压缩比≥15%,终轧温度880℃,喷水冷却至600℃,置于热处理炉600℃30 min,炉冷至室温,分别模拟层流冷却和卷取工艺。该钢经Gleeble 3500热模拟机试验得出,高温低塑性区为650～800℃和≥1 300℃。力学性能试验结果为下屈服强度R_el625～640 MPa,抗拉强度R_m705～710 MPa,伸长率18.0%～19.5%。所开发的钢具有碳当量低,焊接性能好,成本低等特点。     

316L/EH40不锈钢复合板变形行为及初始层厚比设计

应用MSC.MARC软件建立不锈钢复合板热轧成形三维热力耦合有限元模型,对不锈钢复合板热轧过程进行数值模拟,研究压下量、变形温度和初始层厚比对轧制复合变形区EH40层和316L层厚比变化规律的影响,得到了在轧制复合变形区内双金属分层变形量和层厚比变化情况的分布规律。根据数值模拟结果,建立了复合板各组元变形量与压下量的近似关系式,得到了初始层厚比计算的经验公式。通过试验与经验公式计算出的初始层厚比进行对比验证,得出层厚比误差在10%以内,有效控制了复合板层厚比精度。     

Q345钢宽展模型对中厚板轧制压力预算精度的影响

通过建立的实验中厚板轧制过程宽展计算模型,对Q345钢（/%:≤0.20C,≤1.60Mn,≤0.55Si）中厚板210 mm铸坯经10道次轧成48 mm板的各粗轧道次轧制压力进行预算,分析试验宽展模型和Besse宽展模型对中厚板轧制压力的影响。结果表明,在中厚板轧制开始23道次和终止910道次,实验宽展模型轧制压力预算精度较高,相对误差为0.26%~0.68%;轧制48道次,Besse宽展模型轧制压力预算精度较高,其相埘误差为0.33%~11.79%,两模型第1道次的相对误差均为18.00%。     

炼铜炉渣与澳斯麦特炉喷枪的润湿性研究

采用座滴法研究氮气气氛下铜冶炼澳斯麦特炉水淬渣与澳斯麦特炉喷枪表面的润湿行为,并探讨保温时间、温度、喷枪材质(310S及316L不锈钢)及熔渣中Fe(Ⅲ)含量对润湿角大小的影响。单因素试验结果表明,1 200℃时澳炉渣与310S不锈钢基片的润湿角(20°)小于与316L基片的润湿角(26°),温度升高时,润湿角均减小,1 250℃时分别下降至5°和20°左右。熔渣与两种不锈钢材质之间的润湿角差异加大,由1 200℃时的6°增大到1 250℃时的15°。当水淬渣中加入质量分数3%Fe(Ⅲ)时,熔渣与不锈钢基体间的润湿角均会有所增加(1250℃时316L基片增加2°,310S基片增加9°),熔渣与基底之间的润湿性降低。在实际生产中,选择相对较高的熔炼温度(1 250℃),控制炉渣中较低的Fe(Ⅲ)含量,以310S作为喷枪枪身材质时,枪身挂渣效果会更好。     

2205不锈钢-碳钢复合带肋钢筋的热轧

 为了研究覆层为2205不锈钢的复合钢筋的热加工范围,利用Gleeble-3800进行热模拟试验,得出2205不锈钢的高温流变曲线及热加工图,并最终确立复合钢筋的开轧温度不低于1 150 ℃。利用有限元软件对复合钢筋的粗轧和精轧道次进行数值模拟,结果表明,粗轧变形时,应变集中在轧件表层和1/4位置,随着变形不断向芯部渗透,塑性应变较大的位置不锈钢覆层较薄;在精轧k1道次变形时,发现在横肋根部的不锈钢覆层厚度最薄,在横肋顶部的覆层厚度最大。对复合钢筋的界面进行研究后发现,Cr、Ni、Mo的扩散距离为18~20 μm,从碳钢侧到不锈钢侧的微观组织依次为铁素体和珠光体、脱碳组织、复合界面、奥氏体不锈钢组织、铁素体和奥氏体不锈钢双相组织。     

叠轧Ti/Al复合板结构与力学性能研究

在室温条件下,通过叠轧方法制备了Ti/Al 7层复合板,并在不同温度下进行了退火处理。采用光学显微镜(OM)观察了复合板界面的连接质量,利用扫描电镜(SEM)研究了不同退火温度下复合板Ti/Al界面处的元素扩散行为,并通过拉伸试验研究了原始板材与复合板的力学性能。研究结果表明,轧制压下量对板材变形均匀性及界面结构影响显著,当轧制压下量为60%时,复合板结合质量良好,层状结构完整。当轧制压下量为70%时,Ti层局部产生开裂,使两侧铝层相连,不能保持层状结构。随着退火温度的升高,Ti/Al界面处Ti,Al元素扩散距离增加,Al元素扩散距离大于Ti元素的扩散距离,并有少量的第二相生成。Ti/Al复合板的屈服强度介于原始钛板与原始铝板屈服强度之间,高于混合定律计算值,延伸率低于原始板材,并且随着应变速率的增加,复合板材屈服强度及抗拉强度提高。     

新型MG700高强锚杆用钢控轧控冷工艺研究

基于热力模拟实验及相变实验,设计了钒微合金化MG700高强锚杆钢的合理控制轧制及控制冷却工艺,具体为：采用970～1 050℃进行粗中轧、800～840℃进行精轧的控制轧制工艺,以及采用中轧和精轧之间穿水冷却,控制终冷温度820～850℃、精轧后空冷的控制冷却工艺。上述控轧控冷工艺工业试生产结果表明,MG700锚杆钢的屈服强度稳定为720～760 MPa,抗拉强度稳定为885～925 MPa,断后延伸率稳定为17.5%～19.0%,综合力学性能优良。MG700锚杆钢的微观组织以铁素体和珠光体为主,铁素体晶粒直径介于0.60～13.64μm之间,平均直径约为3.86μm。研发的新型MG700高强锚杆钢力学性能及微观组织特征满足煤炭行业锚杆用钢的相关标准,可为同类产品的开发提供理论支撑和实践经验。     

控轧控冷工艺对冷镦铆螺钢组织和力学性能的影响

试验钢(/%:0.19C,0.17Si,0.44Mn,0.004S,0.007P,0.041Als),由60kg真空感应炉熔炼,锻成120mm×140mm坯,轧成80 mm×80mm坯,再轧成4 mm×100mm成品。试验了950℃、800℃终轧和轧后水冷、空冷对该钢组织和性能的影响。结果表明,实验钢1000℃开轧,经二道次轧制,800℃终轧,以32.33～37.50℃/s的冷却速度水冷,工艺最佳,低碳钢珠光体为89%,铁素体晶粒尺寸38 nm达到了铆螺钢ML45级别。950℃终轧,水冷,力学性能达到了ML40级别。800℃终轧,空冷钢的力学性能也能达到ML30级别。     

微合金钢中板热轧时晶粒尺寸的模拟计算

通过Φ180mm× 2 0 0mm二辊实验轧机对成分 (% )为 0 0 5 3C 1 5 6Mn 0 0 4 6Nb 0 2 5Mo 0 0 14Ti 0 0 0 12B微合金化钢的轧制实验 ,验证了新建立的热轧板带晶粒尺寸的仿真模拟系统 ,得出晶粒尺寸的仿真计算值与实测值的相对误差≤ 8 3% ,并对该微合金钢 9道次 2 2 0 0mm× 14mm中板轧制时各道次钢板晶粒尺寸进行了计算。结果表明 ,精轧各道次均没有发生动态再结晶 ,在板厚 5 1 6mm轧至 2 2 0mm的 1～ 5道次 ,晶粒尺寸显著减小 ,由 4 5 μm降至 10 μm ,在板厚 2 2 0mm轧至 14 0mm的 6～ 9道次 ,晶粒尺寸减小不显著 ,由10 μm降至 7 5 μm     

SM45钢300～410 mm特厚复合板的组织和性能

将经过清理的两块300mm×2 000 mm×4 000 mm连铸坯在真空室将坯料四周焊合成585~595 mm坯料,经1 200℃加热,并在1 100℃开轧,轧制速度1.0~1.2 m/s,道次压下量大于45 mm,轧成300~410 mm厚SM45钢(/%:0.42~0.48C,0.17~0.37Si,0.50~0.80Mn,≤0.030P,≤0.035S)复合板,轧后缓冷48 h。采用探伤、组织、冷弯、拉伸、冲击及硬度等方法检验复合钢板结合度及力学性能。结果表明,复合钢板的金相组织为铁素体和珠光体,钢板结合度良好,没有明显缺陷存在;钢板的抗拉强度为600~675 MPa,复合界面Z向试样的抗拉强度为612~661 MPa。