張彥章，王佩鑫，孫　偉（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

Q345軋制工藝溫度對(duì)力學(xué)性能的影響

張彥章，王佩鑫，孫偉
（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)研究了精軋和冷卻過(guò)程溫度對(duì)力學(xué)性能的影響，通過(guò)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果研究了溫度與力學(xué)性能的相關(guān)性。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和沖擊功隨溫度的升高略有上升，當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)均下降。Q345B在精軋溫度880～890℃、終軋溫度820～830℃、終冷溫度660～680℃的條件下，綜合力學(xué)性能較好。

軋制溫度；開(kāi)軋；終軋；終冷；力學(xué)性能

1　引言

Q345是我國(guó)產(chǎn)量較高、應(yīng)用較為廣泛的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，主要應(yīng)用于承受動(dòng)荷的結(jié)構(gòu)、機(jī)械零件、建筑結(jié)構(gòu)和一般金屬結(jié)構(gòu)件，因此要求其具有良好綜合力學(xué)性能和焊接性能，同時(shí)應(yīng)具有較好的沖擊韌性[1-2]。目前采用TMCP工藝提高Q345的力學(xué)性能是中厚板企業(yè)共同關(guān)心的問(wèn)題，而溫度控制成為控軋控冷的關(guān)鍵[3-5]。本文結(jié)合本廠生產(chǎn)實(shí)際深入研究了溫度因素對(duì)Q345板材力學(xué)性能的影響,通過(guò)優(yōu)化溫度達(dá)到提高Q345的力學(xué)性能的目的。

圖1　 Q 345B中厚板生產(chǎn)流程示意圖

2　工藝條件

本次試驗(yàn)以厚度為250 mm的Q345B板坯為原料，采用如圖1所示的生產(chǎn)工藝在不同的工藝參數(shù)條件下軋制成20 mm的鋼板，每個(gè)參數(shù)分別取3組試樣進(jìn)行相應(yīng)的拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程按照GB/T 24584-2009和GB/T 229-2007執(zhí)行[6-7]，同時(shí)為了研究不同工藝參數(shù)條件下軋制效果進(jìn)行了-40℃沖擊試驗(yàn)。本次試驗(yàn)研究?jī)H考慮精軋過(guò)程的溫度控制效果，加熱和粗軋均采用同樣的工藝參數(shù)，精軋和冷卻過(guò)程中所選取的工藝參數(shù)如表1所示。

3　試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1軋制溫度的影響

圖2和圖3分別為精軋開(kāi)軋溫度對(duì)強(qiáng)度、延伸率和沖擊功的影響。從圖2、圖3中可以看出，在精軋溫度880～910℃范圍內(nèi)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨著軋制溫度的升高略有上升，當(dāng)軋制溫度超過(guò)900℃時(shí)，強(qiáng)度明顯下降。隨著軋制溫度的升高，伸長(zhǎng)率變化不大，開(kāi)軋溫度對(duì)塑性的影響不大；當(dāng)軋制溫度達(dá)到890℃以上時(shí)韌性明顯下降。因此對(duì)于Q345B控制軋制合理的精軋溫度為880～890℃，綜合力學(xué)性能較好。

圖2　開(kāi)軋溫度對(duì)強(qiáng)度的影響

圖3　開(kāi)軋溫度對(duì)伸長(zhǎng)率和沖擊功的影響

圖4　終軋溫度對(duì)強(qiáng)度的影響

圖5　終軋溫度對(duì)伸長(zhǎng)率和沖擊功的影響

圖6　終冷溫度對(duì)強(qiáng)度的影響

圖7　終冷溫度對(duì)伸長(zhǎng)率和沖擊功的影響

圖4和圖5分別為終軋溫度對(duì)強(qiáng)度、延伸率和沖擊功的影響?？梢钥闯?，在終軋溫度810～850℃范圍內(nèi)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨著終軋溫度的升高略有上升，當(dāng)軋制溫度超過(guò)830℃時(shí)，強(qiáng)度略有下降。伸長(zhǎng)率在終軋溫度830℃以下范圍內(nèi)變化不大，當(dāng)終軋溫度繼續(xù)升高時(shí)延伸率明顯增加。沖擊功在820℃以上范圍內(nèi)變化不大，只在815℃以內(nèi)韌性明顯提高。因此對(duì)于Q345B控制軋制合理的終軋溫度為820～830℃，綜合力學(xué)性能較好。

3.2冷卻溫度的影響

圖6和7為終冷溫度對(duì)強(qiáng)度、延伸率和沖擊功的影響。由圖可知，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨終冷卻溫度升高呈線性下降，在640～680℃范圍內(nèi)強(qiáng)度略有上升，當(dāng)終冷溫度超過(guò)680℃時(shí)，強(qiáng)度下降更明顯。在680℃以下，伸長(zhǎng)率和沖擊功隨終冷溫度升高明顯上升，當(dāng)終冷溫度達(dá)到680℃時(shí)，伸長(zhǎng)率和沖擊功明顯下降。因此對(duì)于Q345B控制冷卻合理的終冷溫度為660～680℃，綜合力學(xué)性能較好。

3.3優(yōu)化參數(shù)效果

為了驗(yàn)證工藝溫度優(yōu)化效果，在精軋溫度880～890℃、終軋溫度820～830℃、終冷溫度660～ 680℃的條件下進(jìn)行了Q345B工業(yè)試驗(yàn)，軋制溫度參數(shù)和力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　 Q 345B優(yōu)化工藝參數(shù)及力學(xué)性能

從表2中可以看出：在優(yōu)化精軋溫度和冷卻溫度條件下，20 mm厚的Q345B鋼板力學(xué)性能明顯提高，綜合性能得到改善。

4　結(jié)論

在精軋溫度880～910℃、終軋溫度810～850℃范圍內(nèi)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨著軋制溫度的升高略有上升，當(dāng)精軋溫度超過(guò)900℃，終軋溫度超過(guò)830℃時(shí)，強(qiáng)度明顯下降。隨著軋制溫度的升高，伸長(zhǎng)率變化不大，當(dāng)終軋溫度超過(guò)830℃時(shí)延伸率明顯增加。在精軋溫度低于890℃、終軋溫度低于815℃時(shí)韌性較好。

隨終冷卻溫度升高屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度呈線性下降，當(dāng)終冷溫度超過(guò)680℃時(shí)，強(qiáng)度下降更明顯。當(dāng)終冷溫度在680℃以下時(shí)，伸長(zhǎng)率和沖擊功隨終冷溫度升高明顯上升，當(dāng)終冷溫度達(dá)到680℃時(shí)，伸長(zhǎng)率和沖擊功明顯下降。

對(duì)于Q345B，在精軋溫度880～890℃、終軋溫度820～830℃、終冷溫度660～680℃的條件下綜合力學(xué)性能較好。

[1]顧林豪,隋鶴龍,王彥鋒，等.Q345E厚板低溫沖擊不合的原因分析與對(duì)策[J].軋鋼，2009,26（5）：55-56.

[2]GB/T 1591-2008，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼[S].

[3]方琪，孫偉，王丙興，等.“分段冷卻”工藝對(duì)C-Mn鋼中板帶狀組織的影響[J].軋鋼，2008（25）：13-16.

[4]林大為，沈黎晨，戴一一，等.終軋溫度對(duì)16Mn鋼板帶狀組織的影響[J].軋鋼，1999,16（4）：21-24.

[5]李長(zhǎng)龍，陳言俊，粱如國(guó).Q345鋼在低溫下的力學(xué)性能研究[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，18（1）：82-84.

[6]GB/T 229—2007，金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法[S].

[7]GB/T 228.1—2010，金屬材料拉伸試驗(yàn)方法[S].

Influence of Q345 Rolling Process Tem perature on Mechanical Properties

ZHANG Yan-zhang,WANG Pei-xin and SUWei
(Tianjin Iron and Steel Group Company Limited,Tianjin 300301,Chain)

The influence of finish rolling and cooling process temperature on mechanical propertieswas studied by industrial trail and the correlation of temperature and mechanical properties by the results of mechanical property test.Results showed that yield strength,tensile strength,elongation and impact energy increased slightly with temperature rise within certain range and all decreased when the temperature exceeded certain value.Q345B presented good comprehensive mechanical properties at 880-890℃finish rolling temperature,820-830℃finish rolling temperature and 660-680℃finish cooling temperature.

rolling;temperature;start rolling;finish rolling;finish cooling;mechanical property

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.01.006

2015-10-13

2015-11-02

張彥章（1966—），男，工程師，主要從事軋鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量管理工作。