Q345轧制工艺温度对力学性能的影响

张彦章，王佩鑫，孙　伟（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

Q345轧制工艺温度对力学性能的影响

张彦章，王佩鑫，孙伟
（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

通过工业试验研究了精轧和冷却过程温度对力学性能的影响，通过力学性能试验结果研究了温度与力学性能的相关性。结果表明，在一定范围内，屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击功随温度的升高略有上升，当温度超过一定值时均下降。Q345B在精轧温度880～890℃、终轧温度820～830℃、终冷温度660～680℃的条件下，综合力学性能较好。

轧制温度；开轧；终轧；终冷；力学性能

1　引言

Q345是我国产量较高、应用较为广泛的低合金高强度结构钢，主要应用于承受动荷的结构、机械零件、建筑结构和一般金属结构件，因此要求其具有良好综合力学性能和焊接性能，同时应具有较好的冲击韧性[1-2]。目前采用TMCP工艺提高Q345的力学性能是中厚板企业共同关心的问题，而温度控制成为控轧控冷的关键[3-5]。本文结合本厂生产实际深入研究了温度因素对Q345板材力学性能的影响,通过优化温度达到提高Q345的力学性能的目的。

图1　 Q 345B中厚板生产流程示意图

2　工艺条件

本次试验以厚度为250 mm的Q345B板坯为原料，采用如图1所示的生产工艺在不同的工艺参数条件下轧制成20 mm的钢板，每个参数分别取3组试样进行相应的拉伸和冲击试验，试验过程按照GB/T 24584-2009和GB/T 229-2007执行[6-7]，同时为了研究不同工艺参数条件下轧制效果进行了-40℃冲击试验。本次试验研究仅考虑精轧过程的温度控制效果，加热和粗轧均采用同样的工艺参数，精轧和冷却过程中所选取的工艺参数如表1所示。

3　试验结果分析

3.1轧制温度的影响

图2和图3分别为精轧开轧温度对强度、延伸率和冲击功的影响。从图2、图3中可以看出，在精轧温度880～910℃范围内，屈服强度和抗拉强度随着轧制温度的升高略有上升，当轧制温度超过900℃时，强度明显下降。随着轧制温度的升高，伸长率变化不大，开轧温度对塑性的影响不大；当轧制温度达到890℃以上时韧性明显下降。因此对于Q345B控制轧制合理的精轧温度为880～890℃，综合力学性能较好。

图2　开轧温度对强度的影响

图3　开轧温度对伸长率和冲击功的影响

图4　终轧温度对强度的影响

图5　终轧温度对伸长率和冲击功的影响

图6　终冷温度对强度的影响

图7　终冷温度对伸长率和冲击功的影响

图4和图5分别为终轧温度对强度、延伸率和冲击功的影响。可以看出，在终轧温度810～850℃范围内，屈服强度和抗拉强度随着终轧温度的升高略有上升，当轧制温度超过830℃时，强度略有下降。伸长率在终轧温度830℃以下范围内变化不大，当终轧温度继续升高时延伸率明显增加。冲击功在820℃以上范围内变化不大，只在815℃以内韧性明显提高。因此对于Q345B控制轧制合理的终轧温度为820～830℃，综合力学性能较好。

3.2冷却温度的影响

图6和7为终冷温度对强度、延伸率和冲击功的影响。由图可知，屈服强度和抗拉强度随终冷却温度升高呈线性下降，在640～680℃范围内强度略有上升，当终冷温度超过680℃时，强度下降更明显。在680℃以下，伸长率和冲击功随终冷温度升高明显上升，当终冷温度达到680℃时，伸长率和冲击功明显下降。因此对于Q345B控制冷却合理的终冷温度为660～680℃，综合力学性能较好。

3.3优化参数效果

为了验证工艺温度优化效果，在精轧温度880～890℃、终轧温度820～830℃、终冷温度660～ 680℃的条件下进行了Q345B工业试验，轧制温度参数和力学试验结果如表2所示。

表2　 Q 345B优化工艺参数及力学性能

从表2中可以看出：在优化精轧温度和冷却温度条件下，20 mm厚的Q345B钢板力学性能明显提高，综合性能得到改善。

4　结论

在精轧温度880～910℃、终轧温度810～850℃范围内，屈服强度和抗拉强度随着轧制温度的升高略有上升，当精轧温度超过900℃，终轧温度超过830℃时，强度明显下降。随着轧制温度的升高，伸长率变化不大，当终轧温度超过830℃时延伸率明显增加。在精轧温度低于890℃、终轧温度低于815℃时韧性较好。

随终冷却温度升高屈服强度和抗拉强度呈线性下降，当终冷温度超过680℃时，强度下降更明显。当终冷温度在680℃以下时，伸长率和冲击功随终冷温度升高明显上升，当终冷温度达到680℃时，伸长率和冲击功明显下降。

对于Q345B，在精轧温度880～890℃、终轧温度820～830℃、终冷温度660～680℃的条件下综合力学性能较好。

[1]顾林豪,隋鹤龙,王彦锋，等.Q345E厚板低温冲击不合的原因分析与对策[J].轧钢，2009,26（5）：55-56.

[2]GB/T 1591-2008，低合金高强度结构钢[S].

[3]方琪，孙伟，王丙兴，等.“分段冷却”工艺对C-Mn钢中板带状组织的影响[J].轧钢，2008（25）：13-16.

[4]林大为，沈黎晨，戴一一，等.终轧温度对16Mn钢板带状组织的影响[J].轧钢，1999,16（4）：21-24.

[5]李长龙，陈言俊，粱如国.Q345钢在低温下的力学性能研究[J].山东建筑工程学院学报，2003，18（1）：82-84.

[6]GB/T 229—2007，金属材料夏比摆锤冲击试验方法[S].

[7]GB/T 228.1—2010，金属材料拉伸试验方法[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

张彦章（1966—），男，工程师，主要从事轧钢生产工艺技术和产品质量管理工作。