300 mm级角钢的控制轧制

杨 洋，安海春，苏 磊， 吴功军

（河钢唐钢型钢厂， 河北 唐山 063014）

河钢唐钢大型线成功开发300 mm级角钢，该产品的应用提高了电力铁塔的负载强度，延长了电力铁塔的使用寿命，满足国家电网建设的需求，同时保证了工程的技术安全性和经济性，大大减少了钢材用量，节约成本。随着特高压电网的建设项目蓬勃发展，大容量、长距离、超高压、特高压的输电线路越来越多，杆塔的荷载越来越大，且近年来南北方和偏远山区气候变化异常恶劣，因此对大角钢的强度、低温冲击韧性、成型性能和焊接性能的要求越来越严格。

1 轧制工艺对组织影响的研究

300 mm级角钢采用V-N微合金化成分设计，在控制轧制工艺条件下，低碳V-N微合金化钢通过控制轧制工艺参数，使固溶于奥氏体中的微合金化元素V、N，以钒的碳、氮化物的形式，在奥氏体晶界或晶内、亚晶界处细小弥散的析出，起到细化晶粒和沉淀强化的作用，最终得到均匀细小的铁素体晶粒和珠光体球团，进而使得钢具有高的强度、良好的低温冲击韧性、优越的成型性能和良好的焊接性能等[1]。

1.1 加热温度对组织的影响

通过研究，图1给出了不同加热温度时扫描电镜下的组织形貌。由此可知，相同加热时间的情况下，组织晶粒随着加热温度的升高而变得粗大。在保证钢铁材料奥氏体均匀化的前提下，应尽量采用较低的加热温度，减少加热过程中奥氏体晶粒长大。

1.2 开轧温度对组织的影响

图1 不同加热温度下的SEM照片

图2给出了950℃、1 050℃、1 150℃开轧温度下的组织形貌。由此可知，在奥氏体再结晶区轧制时，随着开轧温度的降低，晶粒越来越细小。

1.3 终轧温度对组织的影响

图3为不同终轧温度下的SEM照片，由此可见，组织是由细小的铁素体和珠光体组成，可以看出，在奥氏体未再结晶区轧制时，随着终轧温度的降低，组织逐渐细化。

2 控制轧制工艺温度参数制定

通过对V-N微合金化Q420B大规格角钢加热温度、开轧温度和终轧温度的试验研究，最终确定的温度参数为：

图2 不同开轧温度下的SEM照片

图3 不同终轧温度下的SEM照片

1）在相同加热时间的情况下，随着加热温度的升高，组织晶粒逐渐粗化。为了保证微合金化元素V形成细小弥散的VC、VN和V（C，N）颗粒，充分发挥第二相粒子的作用[2]，加热温度需要控制在1 150～1 260℃，并适当保温。

2）确定开轧温度时，必须以保证终轧温度为依据，需要考虑轧制过程中的温降。因此，结合实际生产过程，确定开轧温度为1 050～1 150℃。

3）随着终轧温度的降低，组织逐渐细化。但是终轧温度过低，钢的变形抗力会很大，轧机负荷增大，且强度有降低的趋势。因此，结合实际生产过程中轧机组的轧制能力，确定终轧温度为870～920℃。

3 控制轧制工艺压下制度优化

图4是精轧时不同压下率下的组织形貌，压下率越大，晶粒越细小。这是因为在奥氏体未再结晶区进行大的变形，通过累积形变量，一方面可以提高铁素体的形核驱动力；另一方面，形变奥氏体晶粒被拉长而使晶界面积增加，同时晶内形成大量的形变带、孪晶和位错等晶体缺陷，进而增加了铁素体的形核点，提高了形核率，使晶粒细化。

图4 不同压下率下的SEM照片

为了提高道次压下率，对压下制度进行了优化。以300 mm×28 mm角钢为例，优化前后粗轧机压下量见表1，其中第2、5道次为空过道次，可看出，优化压下制度后，粗轧大压下量轧制道次前移以达到细化晶粒的目的。

表1 300 mm×28 mm角钢轧制规程

4 力学性能过程能力分析

优化温度参数和压下制度后，对轧制的30号Q420B角钢，随机取116组进行力学性能分析，分析结果如图 5，表明 30号（20～35 mm）规格 Q420B角钢的抗拉强度、屈服强度和冲击韧性的过程控制能力Cpk≥1.57，过程能力强。

图5 30号角钢20～35 mm厚度规格力学性能过程分析

5 结语

由此可见，通过终轧870～920℃低温控制轧制和粗轧20%以上大压下率控制，实现了300 mm级角钢的控制轧制，获得了良好的力学性能，达到了预期的效果。