Q345軋制工藝溫度對力學性能的影響

張彥章，王佩鑫，孫　偉（天津鋼鐵集團有限公司，天津300301）

Q345軋制工藝溫度對力學性能的影響

張彥章，王佩鑫，孫偉
（天津鋼鐵集團有限公司，天津300301）

通過工業試驗研究了精軋和冷卻過程溫度對力學性能的影響，通過力學性能試驗結果研究了溫度與力學性能的相關性。結果表明，在一定范圍內，屈服強度、抗拉強度、伸長率和沖擊功隨溫度的升高略有上升，當溫度超過一定值時均下降。Q345B在精軋溫度880～890℃、終軋溫度820～830℃、終冷溫度660～680℃的條件下，綜合力學性能較好。

軋制溫度；開軋；終軋；終冷；力學性能

1　引言

Q345是我國產量較高、應用較為廣泛的低合金高強度結構鋼，主要應用于承受動荷的結構、機械零件、建筑結構和一般金屬結構件，因此要求其具有良好綜合力學性能和焊接性能，同時應具有較好的沖擊韌性[1-2]。目前采用TMCP工藝提高Q345的力學性能是中厚板企業共同關心的問題，而溫度控制成為控軋控冷的關鍵[3-5]。本文結合本廠生產實際深入研究了溫度因素對Q345板材力學性能的影響,通過優化溫度達到提高Q345的力學性能的目的。

圖1　 Q 345B中厚板生產流程示意圖

2　工藝條件

本次試驗以厚度為250 mm的Q345B板坯為原料，采用如圖1所示的生產工藝在不同的工藝參數條件下軋制成20 mm的鋼板，每個參數分別取3組試樣進行相應的拉伸和沖擊試驗，試驗過程按照GB/T 24584-2009和GB/T 229-2007執行[6-7]，同時為了研究不同工藝參數條件下軋制效果進行了-40℃沖擊試驗。本次試驗研究僅考慮精軋過程的溫度控制效果，加熱和粗軋均采用同樣的工藝參數，精軋和冷卻過程中所選取的工藝參數如表1所示。

3　試驗結果分析

3.1軋制溫度的影響

圖2和圖3分別為精軋開軋溫度對強度、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，屈服強度和抗拉強度隨著軋制溫度的升高略有上升，當軋制溫度超過900℃時，強度明顯下降。隨著軋制溫度的升高，伸長率變化不大，開軋溫度對塑性的影響不大；當軋制溫度達到890℃以上時韌性明顯下降。因此對于Q345B控制軋制合理的精軋溫度為880～890℃，綜合力學性能較好。

圖2　開軋溫度對強度的影響

圖3　開軋溫度對伸長率和沖擊功的影響

圖4　終軋溫度對強度的影響

圖5　終軋溫度對伸長率和沖擊功的影響

圖6　終冷溫度對強度的影響

圖7　終冷溫度對伸長率和沖擊功的影響

圖4和圖5分別為終軋溫度對強度、延伸率和沖擊功的影響。可以看出，在終軋溫度810～850℃范圍內，屈服強度和抗拉強度隨著終軋溫度的升高略有上升，當軋制溫度超過830℃時，強度略有下降。伸長率在終軋溫度830℃以下范圍內變化不大，當終軋溫度繼續升高時延伸率明顯增加。沖擊功在820℃以上范圍內變化不大，只在815℃以內韌性明顯提高。因此對于Q345B控制軋制合理的終軋溫度為820～830℃，綜合力學性能較好。

3.2冷卻溫度的影響

圖6和7為終冷溫度對強度、延伸率和沖擊功的影響。由圖可知，屈服強度和抗拉強度隨終冷卻溫度升高呈線性下降，在640～680℃范圍內強度略有上升，當終冷溫度超過680℃時，強度下降更明顯。在680℃以下，伸長率和沖擊功隨終冷溫度升高明顯上升，當終冷溫度達到680℃時，伸長率和沖擊功明顯下降。因此對于Q345B控制冷卻合理的終冷溫度為660～680℃，綜合力學性能較好。

3.3優化參數效果

為了驗證工藝溫度優化效果，在精軋溫度880～890℃、終軋溫度820～830℃、終冷溫度660～ 680℃的條件下進行了Q345B工業試驗，軋制溫度參數和力學試驗結果如表2所示。

表2　 Q 345B優化工藝參數及力學性能

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

4　結論

在精軋溫度880～910℃、終軋溫度810～850℃范圍內，屈服強度和抗拉強度隨著軋制溫度的升高略有上升，當精軋溫度超過900℃，終軋溫度超過830℃時，強度明顯下降。隨著軋制溫度的升高，伸長率變化不大，當終軋溫度超過830℃時延伸率明顯增加。在精軋溫度低于890℃、終軋溫度低于815℃時韌性較好。

隨終冷卻溫度升高屈服強度和抗拉強度呈線性下降，當終冷溫度超過680℃時，強度下降更明顯。當終冷溫度在680℃以下時，伸長率和沖擊功隨終冷溫度升高明顯上升，當終冷溫度達到680℃時，伸長率和沖擊功明顯下降。

對于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策[J].軋鋼，2009,26（5）：55-56.

[2]GB/T 1591-2008，低合金高強度結構鋼[S].

[3]方琪，孫偉，王丙興，等.“分段冷卻”工藝對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16Mn鋼板帶狀組織的影響[J].軋鋼，1999,16（4）：21-24.

[5]李長龍，陳言俊，粱如國.Q345鋼在低溫下的力學性能研究[J].山東建筑工程學院學報，2003，18（1）：82-84.

[6]GB/T 229—2007，金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法[S].

[7]GB/T 228.1—2010，金屬材料拉伸試驗方法[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，主要從事軋鋼生產工藝技術和產品質量管理工作。