摘要：近年来,随着我国国民经济的快速进展以及超高层、大跨度钢结构建设项目的不断增加,机械和建筑用厚钢板的市场需求量越来越大,对钢板厚度规格要求不断增加,性能要求不断提升。本论文结合某宽厚钢板联合研发中心建设项目中HSLA优质特厚板开发课题,以Q345和Q420级别钢为探讨对象,通过基础论述探讨、实验室模拟实验、变形历程力学浅析和现场工业试制,对60-120mm Q345E和110mm Q420E特厚板生产工艺进行了探讨。重点浅析了轧制和热处理工艺对Q345和Q420厚板组织和性能的影响规律,实现实验室轧制工艺向现场运用的技术转移,对Q345特厚板现场试制历程中探伤合格率较低的理由进行浅析,最终实现Q345级特厚板的工业化生产,成功试制出110mm Q420E高强度低合金钢产品。论文主要工作及探讨成果如下：(1)以Q420钢厚板为探讨对象,在Gleeble-2000热模拟机上进行了不同参数的实验,探讨了变形温度、变形量和应变速率对Q420钢的动态再结晶行为和奥氏体热变形后等温保持时间里的静态再结晶行为的影响,建立了实验钢的变形抗力模型和静态再结晶动力学模型。采取一维隐式差分法和ANSYS有限元软件模拟特厚板粗轧历程中厚度方向温度场和应变场分布,结合高温再结晶行为实验结果来浅析特厚板厚度方向不同位置的再结晶发生条件。(2)通过对Q420特厚板连续冷却相变探讨得出,随着冷却速度提升,铁素体相变开始转变温度降低,相变后铁素体晶粒细化；贝氏体开始转变温度先升高后降低,贝氏体转变量逐渐增加。随着变形量的增加,CCT曲线整体向左上方移动,变形推动了碳原子扩散进而加速了铁素体相变,使相变温度升高,相变进程加速。随着变形温度的降低,铁素体相变温度升高,扩大了铁素体区,贝氏体相变温度降低。实验钢在奥氏体未再结晶区变形,其冷速所达到范围内CCT曲线有着较宽的铁素体析出区域,变形组织为先共析铁素体+珠光体,由此,对于此钢种的开发,可以充分利用其连续冷却转变曲线的特点,综合利用细晶强化、相变强化方式来提升钢板的性能。(3)探讨了开轧温度、冷却速度等参数对Q345和Q420特厚板组织和性能影响规律和不同轧制方式对Q420特厚板组织和性能的影响。结果表明,采取TMCP工艺生产Q420特厚板时,在总压下率一定的情况下,加大未再结晶区总压下率,钢板的屈服强度提升,抗拉强度略有升高,断后伸长率略有降低,同时,钢板的冲击韧性得到改善,低温冲击韧性改善尤为显著。与UPR工艺轧制厚板相比,TMCP工艺钢板心部的强度和韧性显著提升,断后伸长率变化不大,这是由于奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区晶粒细化机理不同所致。(4)与热轧态钢板相比,不同轧制工艺Q420钢板经正火热处理后,钢板的屈服强度降低,抗拉强度和断后伸长率变化不大,低温冲击韧性显著提升。相同轧制工艺条件下,钢板在实验温度范围内随着正火温度的降低,强度变化不大,但是韧性得到显著改善。这是由于正火温度降低,第二相粒子溶剖析出数量较少,尺寸较小,奥氏体的晶粒长大较慢,两方面都对提升钢板韧性有利。钢板热处理前的轧制方式对热处理后钢板的性能影响不大,这是因为在实验正火温度范围内,奥氏体化后奥氏体晶粒尺寸差别较小所致。(5)将实验室探讨成果运用于现场,摸索出适合现有宽厚板生产线规格60～120mmQ345E特厚板生产工艺,采取C-Mn钢成分,两阶段制约的TMCP工艺,实现了稳定工业生产。经生产数据统计得出,此工艺生产厚板25万t,性能合格率达92%,探伤合格率达99.21%。确定了Q420钢的化学成分、热轧和热处理工艺参数,摸索出适合现场生产的Q420厚板最佳生产工艺,并在现场成功试制出110mm Q420E高强度低合金钢产品。(6)在现场原有Q345级别特厚板TMCP成熟生产工艺的基础上,通过挖掘轧机设备潜力,提出微合金元素减量化、生产工序减量化的低速大压下特厚板生产工艺—UPR轧制工艺。对此工艺金属变形特点进行浅析,采取连续速度场和上界功率法,运用积分中值定理和矢量内积的策略求解和浅析轧制历程力能参数,对此工艺的可行性进行浅析。通过现场试验证实该工艺生产的特厚板强韧性能匹配良好,在增加变形渗透性和均匀性、改善钢板内部质量的同时,使特厚板生产工艺轧制道次大大减少,缩短了轧制周期,提升生产效率。关键词：特厚板论文高强度低合金钢论文再结晶论文相变论文控轧控冷论文热处理论文组织性能论文力能参数论文
摘要5-7
Abstract7-10
目录10-13
第1章 绪论13-29
1.1 引言13-14
1.2 高强度低合金特厚板概述14-21
1.2.1 高强度低合金特厚板的实际运用14-15
1.2.2 高强度低合金特厚板的制造技术15-21
1.3 国内外HSLA特厚板的探讨近况及有着的不足21-24
1.3.1 国内外高强度低合金特厚板的探讨近况21-23
1.3.2 国内高强度低合金特厚板生产中有着的主要不足23-24
1.4 探讨的论述基础24-27
1.4.1 高温低速大压下工艺论述24-25
1.4.2 特厚板轧制变形的渗透特点25-26
1.4.3 物理模拟策略26-27
1.5 本探讨的目的、作用及内容27-29
1.5.1 探讨目的及作用27
1.5.2 探讨内容27-29
第2章 优质特厚钢板的成分设计与高温变形行为探讨29-44
2.1 优质特厚板钢的成分设计29-30
2.1.1 Q345MP厚板的成分设计29-30
2.1.2 Q420MP厚板的成分设计30
2.2 奥氏体高温变形行为的探讨30-43
2.2.1 实验策略30-32
2.2.2 实验结果32-36
2.2.3 讨论36-43
2.3 本章小节43-44
第3章 特厚钢板连续冷却历程相变探讨44-56
3.1 实验材料与策略44-46
3.1.1 实验材料与设备44-45
3.1.2 实验案例45-46
3.2 实验结果与浅析46-51
3.2.1 实验钢CCT曲线46-47
3.2.2 实验钢显微组织47-51
3.3 讨论51-55
3.3.1 变形和冷却速度对奥氏体→铁素体相变的影响51-53
3.3.2 变形和冷却速度对奥氏体→贝氏体相变的影响53-55
3.4 本章小结55-56
第4章 特厚钢板生产工艺实验探讨56-81
4.1 实验设备与实验条件57
4.2 Q345MP厚板的热轧实验57-66
4.2.1 实验材料与策略57-59
4.2.2 性能检验59
4.2.3 实验结果59-63
4.2.4 讨论63-66
4.3 Q420MP厚板的热轧实验66-74
4.3.1 实验材料与策略66-67
4.3.2 实验结果67-72
4.3.3 讨论72-74
4.4 Q420MP厚板的热处理实验74-79
4.4.1 实验案例74
4.4.2 实验结果74-78
4.4.3 讨论78-79
4.5 本章小节79-81
第5章 现场工业试验与运用81-105
5.1 工业试验条件81-82
5.2 345MP厚板现场工业试验82-95
5.2.1 第一次工业试制82-87
5.2.2 第二次工业试制87-91
5.2.3 特厚板生产历程中出现的不足及对策91-95
5.3 420MP厚板现场工业试验95-101
5.3.1 试验材料及试验案例95-97
5.3.2 试验结果及浅析97-101
5.4 Q345MP厚板现场生产情况101-103
5.4.1 冶炼工艺101
5.4.2 TMCP工艺101-102
5.4.3 批量生产性能数理统计浅析102-103
5.5 本章小结103-105
第6章 特厚钢板减量化轧制工艺探讨105-132
6.1 UPR轧制工艺介绍105-107
6.1.1 提出UPR轧制工艺的背景105-106
6.1.2 UPR轧制工艺的基本思路106
6.1.3 UPR轧制工艺的制约要点106-107
6.2 UPR轧制工艺的制定107-108
6.3 UPR轧制工艺力学特点浅析108-120
6.3.1 特厚板轧制金属变形特点108-110
6.3.2 特厚板轧制力能参数浅析与设备校核110-120
6.4 UPR工艺轧制特厚板的组织性能浅析120-131
6.4.1 第一次试验120-125
6.4.2 改善试验125-129
6.4.3 讨论129-131
6.5 本章小结131-132
第7章 结论132-135
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