姜育男

(本鋼熱連軋廠,遼寧 本溪 117000)

本鋼厚規(guī)格Q550D-MC鋼種的研制開發(fā)

姜育男

(本鋼熱連軋廠,遼寧 本溪 117000)

介紹了本鋼2300熱連軋機組厚規(guī)格Q550D-MC熱軋高強度卷板的產(chǎn)品設計、冶煉、軋制工藝和性能情況。結果表明，采用低碳、鈮鈦微合金化和適當?shù)目剀埧乩浼夹g，使開發(fā)的16mm厚度規(guī)格 Q550D-MC熱軋高強度卷板在具有高強度的同時，又兼有優(yōu)良的低溫沖擊韌性；通過純凈鋼的冶煉技術，使鋼板具有良好的焊接和抗疲勞性能，完全滿足車輛及工程機械等領域用鋼的要求。

Q550D-MC； 高強度； 熱軋卷板

隨著工程機械向大型化、輕量化及重載荷等方向的發(fā)展，焊接用高強度結構用鋼的使用比例和各方面要求也一直在提高。由于提高了強度，故而鋼材的厚度、重量以及總成本均可降低。對于制造車輛部件、起重運輸設備和其它移動設備的企業(yè)而言，減輕鋼材的重量在降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的同時，還能提高有效載荷，進而使產(chǎn)品具有更強的競爭力。本鋼采用低碳以及添加適量的微合金元素鈮和鈦，同時利用合理的控軋控冷技術，充分發(fā)揮Nb、Ti的細化晶粒和沉淀強化及析出強化效應，成功在2300熱連軋機組上開發(fā)出16mm厚度規(guī)格的Q550D-MC高強度熱軋卷板。Q550D-MC熱軋高強度卷板在具有高強度的同時，又兼有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，在-20℃時沖擊韌性良好，由于低碳的成分設計，此鋼種兼具有良好的焊接和冷彎性能，可廣泛應用于車輛及工程機械等領域。

1 主要技術指標

厚規(guī)格Q550D-MC熱軋卷板的力學性能、工藝性能以及化學成分要求見表1、表2。

表1 Q550D-MC的力學和工藝性能

注：拉伸試驗取橫向試樣，沖擊試驗取縱向試樣。

表2 Q550D-MC化學成分

2 成分設計

成分設計上，為了兼顧強度、韌性與焊接性能要求，采用了低碳、低硫設計；同時對硫化物的球化處理以及Nb、Ti復合微合金化的手段來控制強度及韌性。

碳：碳含量0.04%～0.06%，低碳設計可以保證鋼板在具有良好的韌性同時還具有優(yōu)良的焊接性能。

鈮：在細化晶粒和沉淀強化方面，鈮具有顯著的作用。固溶狀態(tài)的鈮延遲熱變形過程中靜態(tài)和動態(tài)再結晶和奧氏體向鐵素體的相變，因此可提高再結晶溫度〔1〕，再利用控軋控冷技術，可有效的細化晶粒，改善因析出強化造成的韌性降低，從而使鋼板獲得高強度、高韌性的綜合性能。

鈦：鋼中Ti含量的加入主要是通過TiC的析出強化作用來提高強度，同時可降低合金成本，但要保證較低的N含量來保證有效Ti的析出強化。

3 工業(yè)試制

3.1 冶煉工藝

對鐵水進行預處理，精煉采用LF爐進行精煉，同時喂硅鈣線500米，保證夾雜物的充分球化效果。具體化學成分控制情況見表3。由表3可以看出鋼板的碳當量和焊接裂紋敏感性指數(shù)均處于較低水平，表明鋼板具有優(yōu)良的焊接性能。

3.2 軋制工藝

3.2.1 控制軋制與控制冷卻工藝要點

加熱溫度控制在1180℃～1250℃左右，保證合金元素充分固溶，在后續(xù)軋制及冷卻過程中析出來達到提高強度的目的，同時軋制過程中增加粗軋前兩道次的變形量，粗軋最后一道次變形量大于一定比例，增加中間坯厚度及嚴格限制進精軋溫度。

3.3.2 主要工藝參數(shù)的設計

為充分發(fā)揮細晶、析出和相變強化機制，工藝參數(shù)的控制對鋼板力學性能具有很大影響。在軋制過程中，通過縮小加熱溫度、終軋溫度、變形量、冷卻速度以及卷取溫度等工藝參數(shù)的窗口來保證性能的穩(wěn)定。

表3 化學成分/%

⑴ 加熱溫度的設計

Q550D-MC是以析出強化為主的高Ti鋼，其高強度主要源于TiC、NbC等析出物，因此選擇了1240℃較高的加熱溫度

(2)軋制工藝設計

由于此厚度較厚，同時未添加提高淬透性的Mo、Cr等合金元素，因此對厚規(guī)格產(chǎn)品的軋制工藝進行控制，增加粗軋前兩道次的壓下量，同時增大粗軋最后一道次的壓下率，同時嚴格限制進精軋溫度在1050℃以下。

4 結果與分析

4.1 力學性能和工藝性能

對批量生產(chǎn)的35批鋼卷的力學性能進行分析，結果見表4。

表4 Q550D-MC力學性能和工藝性能檢驗結果

注：拉伸試驗為橫向試樣、沖擊試驗為縱向試樣，沖擊試驗采用半試樣時沖擊功標準值≥23.5J。

通過表4可見，鋼材的各項性能指標完全符合標準要求，這說明成分設計合理，波動較小，各合金元素能充分固溶并以C、N化物的形式完全析出，使強度達到了強度標準并且波動范圍較小，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性較好，同時沖擊性能有較大的富余量，標準要求-20℃沖擊≥47J，實際沖擊韌性遠超標準要求。

4.2 系列沖擊試驗

為了解Q550D-MC卷板的韌性水平，進行了系列沖擊試驗。圖2為厚度16.0mm的Q550D-MC系列沖擊功曲線，試樣尺寸為10×10×55mm。由圖1可見，在-40℃下，此鋼種沖擊韌性仍未達到韌脆轉變點，沖擊功仍可達到60J以上，具有良好的低溫沖擊韌性，在低溫服役條件下具有較大的安全性。

圖1 Q550D-MC系列沖擊功曲線

4.3 金相組織

由表5可以得出Q550D-MC鋼板的組織以鐵素體+貝氏體組織為主。夾雜物最高1.0級，對后續(xù)成型及抗疲勞性能有利，晶粒度為13級，組織均勻、細小，此組織有利于得到Q550D鋼種較高的強度和良好的低溫韌性。

表5 Q550D-MC金相檢驗結果

圖2 Q550D-MC金相組織

5 結論

(1)本鋼2300機組生產(chǎn)的Q550D-MC熱軋高強度卷板在化學成分設計充分考慮了強韌性的配，同時考慮了對后續(xù)成型及焊接性能的影響，成分設計合理；

(2)熱軋工藝控制上，利用粗軋前兩道次的大壓下量及最后一道次的大壓下率，使原始奧氏體晶粒充分細化，同時對進精軋溫度進行控制，保證精軋過程在再結晶溫度以下進行，進一步細化晶粒，提高強度的同時兼具良好的低溫韌性。

(3)在不添加Mo、Cr等淬透性元素的前提下，通過合理的軋制工藝設計，使生產(chǎn)的成品力學性能穩(wěn)定，同時大幅降低生產(chǎn)成本，具有廣闊的市場推廣空間。

〔1〕 王有銘，李曼云. 鋼材的控制軋制和控制冷卻〔M〕.北京： 冶金工業(yè)出版社， 1995.

〔2〕 沈凱，李自剛等. 軋制溫度制度對一種高強度耐候鋼性能影響研究〔J〕. 寶鋼技術, 2007,(2)：18-21.

Research and Development of Q550D-MC Thick Plate for Benxi Steel

JIANG Yu-nan

(Hot-rollingMill,BenxiSteel,Benxi,Liaoning, 117000,China)

The paper introduces the products design, smelting and rolling process of hot rolled high strength coil Q550D-MC thick plate on the 2300 hot rolls mill. The results show that it makes the developed high strength strip Q550D-MC with thickness 16mm not only own high strength, but also have good low temperature impact toughness, that if we carry out the low carbon Nb,Ti micro alloying and appropriate controlled rolling and controlled cooling technology. At the same time, by using the clean steel smelting technology, the products have good low temperature impact toughness, weldability and cold bending performance, and have been widely used in engineering machinery, vehicles and other field.

Q550D-MC; High strength; Hot rolled strip

10.3969/j.issn.1008-3723.2017.01.005

(j)cnki 1008-3723 2017.01.005

2016-11-28

姜育男(1972-)，男，遼寧本溪人，本鋼熱軋廠高級工程師.

TG142

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