Q345C(Al)鋼板不控軋的工藝研究

王 輝，武美玉，左文杰，王新鋼

（河鋼邯鋼中板廠，河北 邯鄲056003）

Q345系列鋼在中厚板廠的產量中所占比例最大、涵蓋的品種規格范圍也最多，在新的裝備條件下，最大限度地挖掘其潛在性能，這是國內中厚板企業共同關心的技術問題。基于超快冷技術為核心的新一代TMCP技術的中心思想：“趁熱打鐵”，在奧氏體變形的溫度區間完成連續大變形和應變積累，得到硬化的奧氏體；軋后立即進行超快冷，使軋件迅速通過奧氏體相區，保持軋件奧氏體硬化狀態；在奧氏體向鐵素體相變的動態相變點終止冷卻，以實現材料晶粒細化，發揮細晶強化的作用[1-2]。（見圖1）本文結合邯鋼3 500 mm中厚板軋機就Q345C（Al）采取不控溫、大壓下加快冷的工藝進行了實驗研究。

圖1 新一代-TMCP與傳統TMCP生產工藝的比較

1 實驗材料

根據Q345C（Al）連鑄坯厚度為260 mm，化學成分要求及鋼種各元素的特性，其成分設計見表1。

表1 Q345C（Al）鋼的化學成分 %

2 實驗結果及分析

目前采用Q345C（Al）采取不控溫、大壓下加快冷的工藝路線，主要針對厚度規格為14~25 mm鋼板，進行了近100批的試軋制，屈服初驗內控合格率為85%，復驗合格率為95%，主要存在的問題為性能波動大。

表2 為兩種工藝路線下試驗鋼板各項力學性能的比較，從表2中可以看出，鋼板的屈服強度、抗拉強度和延伸率都比控溫鋼板要高，抗拉強度高近30 MPa，屈服強度高15 MPa，延伸率提高了3%，冷彎性能合格，但是沖擊韌性要比控溫鋼板差。出現這種性能結果是因為不控溫軋制后道次壓下率遠大于控溫軋制模式，奧氏體晶粒破碎效果好，且采用軋后快速冷卻，得到晶粒度較細小的組織，鋼板的力學性能較好[2]。但不控軋鋼板的終軋溫度高，在快冷過程中易產生魏氏組織，但分布并不明顯和富集，故對強度沒有造成影響。不過局部魏氏組織和快冷位錯的不均勻性，會造成低溫韌性沖擊值的下降，所以不控軋鋼板的夏比沖擊功較控軋鋼板有所降低。

從實驗得出的力學性能中可以看出，不控溫鋼板的綜合力學性能合格，可以進行軋制，而且進行不控溫軋制，可以大大提升軋制節奏，提高軋鋼產量，降低了單位軋鋼成本。

圖2 金相組織圖

表2 試驗鋼的力學性能

從圖2可以看出兩種工藝下金相組織主要有兩種，黑色的珠光體組織和白色的鐵素體組織，還有一些彌散的碳化物存在。黑色珠光體組織的晶粒度約為9~10級，主體鐵素體組織的晶粒尺寸約為20 m，由于不控溫軋制后道次壓下率遠大于控溫軋制模式的壓下率，致使奧氏體晶粒破碎效果良好，并且采用超快冷工藝細化晶粒，晶粒度并不粗大[3]。但不控溫軋制由于終軋溫度遠高于未再結晶區轉變點，沒有起到抑制奧氏體晶粒再結晶作用，所以晶粒度并不細小。

2.1 影響性能因素及解決辦法

屈服強度不穩定主要原因不控溫、大壓下加快冷的工藝唯一可控的溫度只有加熱溫度。由于是不控溫軋制，鋼坯的出爐溫度將直接決定終軋溫度，終軋溫度決定著開冷溫度及終冷溫度；加熱溫度的高低和加熱時間長短將會直接影響著奧氏體晶粒的大小；開冷溫度和終冷溫度的高低影響著冷速，冷速大小影響晶粒大小。再加上冷卻時控冷集管流量的不穩定，勢必會導致終冷溫度的波動，進而導致鋼板性能的波動[4]。針對這個問題可以采取：加熱爐制定嚴格的出爐溫度；軋機控制軋制節奏；根據終軋溫度適當調整ACC段的集管開啟組數及輥道速度，來確保終冷溫度的穩定。

延伸率偏低主要原因不控軋鋼板終軋溫度太高，快冷過程中產生魏氏組織，魏氏組織常伴隨著奧氏體晶粒粗大而出現，使鋼的力學性能尤其是塑性和夏比沖擊韌性顯著降低；終冷溫度偏低，室溫組織中會出現上貝氏體，降低了鋼板的延伸率[4]。為減少魏氏組織，可利用DQ段將鋼板在再結晶奧氏體區快冷通過850~1 000℃溫度區間，再用ACC小冷速控制溫度進入未再結晶區給予珠光體轉化一個合適過冷度細化晶粒，避免魏氏組織大量生成；減少終軋道次完成至控冷開始之間的間隔時間，防止奧氏體在再結晶區過分長大。

2.2 生產工藝

試驗僅針對碳當量≥0.40%的Q345C坯料進行。軋鋼工提前查看ERP爐內鋼坯化學成分，在二級準備好工藝設定。加熱二段溫度控制在1 150℃±20℃，均熱段溫度1 150℃±20℃。軋制過程開坯、轉鋼、轉鋼后2道次共4道次除鱗；末道次機后完成，投用預矯直機；使用DQ+ACC，DQ上集管水量150~200，ACC上集管水量≤400，調整速度、組數確保終冷溫度650℃±30℃，且控制開始矯直溫度不高于710℃。試驗要控制好軋制節奏，鋼板不得在預矯直機前等待；單爐單次出鋼數量不得超過6塊，確保鋼坯加熱均勻。

2.3 實施效果（見表3）

表3 Q345C不控軋試驗統計

3 結語

通過采取Q345C（Al）不控溫、大壓下加快冷的工藝；充分發揮DQ超快冷設備的能力，提高產線的產能，經過不斷的優化工藝性能合格率穩定在99%以上。