高强度低合金Q390钢TMCP工艺研究

论文摘要

本论文是以东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室与普阳钢厂（邯郸）联合钢种开发为研究平台,主要研究屈服强度为390MPa的高强度低合金钢的控制轧制和控制冷却工艺参数、Nb元素的析出对成品力学组织性能的影响。Q390钢既要求高的强度,又要求具有良好的成形性能和低温冲击性能。合理的成分是保证Q390钢性能的基础,Q390钢采用添加Nb的微合金钢成分体系,以析出强化、细晶强化实现了轧制时的低变形抗力和产品的高强度,使普阳钢厂进行大规模生产成为可能。对390MPa钢的控轧控冷工艺进行了研究,在此基础上制定了适合现场生产的轧制工艺,并进行了现场390MPa钢工业实验,达到预期目标,使普阳钢厂进行了批量多规格的Q390钢的生产。论文主要内容包括：1)经实验室轧制实验,研究了冷却速度、终冷温度和终轧温度对轧件组织性能的影响,得到的合理轧制工艺为：加热温度1180-1200℃；粗扎开轧温度1050℃；精轧开轧温度较低介于840-900℃；终轧温度宜较低介于780-830℃之间；终冷温度控制在600℃左右；轧后层流冷速在10-25℃/s；采用上述工艺得到了性能达到Q390E的钢板。2)研究了晶粒尺寸与成品力学性能之间的关系,表明钢板的力学性能是随着晶粒尺寸的减小而提高。得出合理的轧后冷却速度、终冷温度,表明冷却速度范围在10℃/s-20℃/s范围内,成品的组织性能随着冷却速度的增加而提高；随着终轧温度、终冷温度的降低而提高。道次变形量对力学性能也有一定的影响,提高轧制道次的变形量,能改善奥氏体晶粒,细化晶粒,提高强度和韧性。以上为现厂批量生产Q390升级钢板提供了理论依据。3)以两次现厂工业实验为基础进行了多规格批量的Q390钢的生产。最终实现了在Q345成分的基础上,微调Nb合金元素的含量,通过合理的控轧控冷进行Q390钢的生产与升级。4)合理调整了合金元素,改进了冶炼工艺,提出了轧制过程中控制轧制和轧后控制冷却的初步工艺,并在普阳初步应用,使普阳钢厂在Q345成分的基础上,通过控轧控冷使钢的强度提高到390MPa,这不仅节省了原料降低了成本,而且提升了该厂高强度热轧钢板生产的技术水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 微合金化与微合金钢
• 1.1.1 微合金化与微合金钢的发展
• 1.1.2 国外微合金钢的发展概况
• 1.1.3 我国微合金钢的发展概况
• 1.2 低合金高强度钢
• 1.2.1 低合金高强度钢的发展
• 1.3 Nb、V、Ti元素的影响
• 1.4 低合金高强度钢的强化机制
• 1.5 低合金高强度钢的应用
• 1.5.1 在汽车工业领域的广泛应用
• 1.5.2 海洋结构上使用的快速增长
• 1.6 低合金高强度钢的控轧与控冷研究
• 1.6.1 控轧控冷的基本概念
• 1.6.2 国内外控轧控冷技术的发展历程
• 1.6.3 控轧控冷技术的最新进展
• 1.6.4 控轧控冷的优点
• 1.7 本文的研究目的、意义及内容
• 第2章 冷却速度与变形对Q390钢组织的影响
• 2.1 实验方案
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验原理
• 2.1.3 实验工艺
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 试验钢动态CCT-1200曲线及显微组织
• 2.2.2 试验钢静态CCT-1200曲线及显微组织
• 2.3 实验结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 Q390钢实验室轧制
• 3.1 总体思想
• 3.1.1 加热制度
• 3.1.2 控制制度
• 3.2 第一次轧制
• 3.2.1 实验目的
• 3.2.2 实验材料
• 3.2.3 轧制工艺设计
• 3.2.4 实际轧制工艺参数
• 3.2.5 力学性能检测
• 3.2.6 显微组织分析
• 3.2.7 拉伸、冲击断口形貌
• 3.2.8 第一次实验结果分析与讨论
• 3.3 实验室第二次试轧
• 3.3.1 实验目的
• 3.3.2 钢种成分
• 3.3.3 轧制工艺设计
• 3.3.4 实验结果
• 3.3.5 第二次实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 Q390钢力学性能的影响因素及机理分析
• 4.1 晶粒尺寸与强韧性之间的关系
• 4.2 轧后冷却速度对Q390钢力学性能的影响
• 4.3 终冷温度对Q390钢力学性能的影响
• 4.4 Nb在实验钢中析出作用
• 4.4.1 Nb对再结晶的作用
• 4.4.2 Nb在控轧控冷中的作用
• 4.5 位错强化
• 4.6 终轧温度对Q390钢力学性能的影响
• 4.7 控温后累计变形量对Q390钢力学性能的影响
• 4.8 本章小结
• 第5章 Q390钢工业实验
• 5.1 第一次工业实验第一次试轧
• 5.1.1 冶炼成分及铸坯质量
• 5.1.2 加热及轧制
• 5.1.3 力学性能检测
• 5.1.4 金相组织
• 5.1.5 试验结果分析及总结
• 5.2 第一次工业实验第二次试轧
• 5.2.1 化学成分
• 5.2.2 加热及轧制
• 5.2.3 性能检测结果与金相组织
• 5.2.4 试验结果分析及总结
• 5.3 第二次工业实验
• 5.3.1 Q390中厚板第二次工业试验轧制工艺要求
• 5.3.2 Q390钢25mm、30mm、50mm及16mm规格控轧控冷工艺设计
• 5.3.3 控轧控冷工艺参数
• 5.3.4 实验结果
• 5.3.5 实验结果分析
• 5.3.6 第二次工业实验总结
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢