特高压输电铁塔用耐低温高强度角钢的研发

针对北方地区特高压电力铁塔用耐低温高强度角钢缺少问题,通过改进孔型设计和控制冷却工艺,杜绝了角钢腿部顶端和内表面出现的裂纹,减少了隐性折叠的产生,细化了角钢的晶粒尺寸,开发出Q420D角钢。技术要求满足-20℃低温冲击试验,但不满足-40℃低温冲击试验,比同规格Q345提高承载率19%～22%。给出了连铸坯化学成分的设计、孔型系统的选择和主要轧制工艺参数的制订。优化后轧制温度制度为:开轧温度950～990℃,终轧温度870～910℃,矫直温度≤100℃。     

铸坯热装温度对无取向硅钢中AlN和MnS析出行为的影响

通过固溶度积公式计算及热模拟实验,对不同热装和加热温度条件下的无取向硅钢铸坯中析出相进行了研究.在低于950℃热装时,铸坯中AlN的析出量和尺寸不再变化,但MnS和AlN-MnS的数量及平均尺寸随着热装温度降低而进一步增加,并在温度低于600℃时达到最大值后保持不变.与1200℃相比,1100℃加热的铸坯中AlN、MnS的总固溶量相对更少.相比850℃热装,600℃热装再加热到1100℃的铸坯中AlN和MnS的总固溶量更少,且AlN和MnS尺寸更大.合适的热装温度和加热温度分别为600℃和1100℃.     

热装温度对无取向硅钢中夹杂物析出特性的影响

借助SEM、EDS及Image-Pro Plus 6.0图像分析软件,对不同热装温度下无取向硅钢铸坯中夹杂物的析出行为进行研究。结果表明,铸坯中MgS、AlN容易以硅酸铝、硅酸镁、硅酸铝镁氧化物为核心析出,且复合夹杂物的形状与其中MgS和AlN的含量有关,当AlN含量较高时,复合夹杂呈六棱柱状,当MgS含量较高时,复合夹杂一般呈球形。铸坯中硫化物主要以MgS的形式存在,少量以CaS形式存在,但试验钢中未检测到MnS。随着铸坯热装温度的降低,复合夹杂中MgS组分的含量增加,夹杂物平均尺寸也会随之增加,但CaS析出会对MgS的析出起抑制作用,热装温度可通过影响复合夹杂中AlN、MgS的析出来调控夹杂物尺寸。本试验条件下,最合适的铸坯热装温度为700℃,此时钢中尺寸小于0.5μm的微细夹杂物的数量最少。     

低合金高强度钢连铸二冷制度优化及试验

Q345B(含铌)钢是低合金高强度(HSLA)裂纹敏感性钢种.文中分析了C、Nb、二冷水量对其铸坯裂纹形成的影响和裂纹产生的原因.在此基础上结合工业试验对连铸二冷制度进行优化,提出弱冷却方式和均匀二次冷却,铸坯的矫直温度提高到950 ℃以上可有效控制裂纹的产生,降低了裂纹产生的几率,铸坯质量提高达80%.     

中碳钢高温力学和冶金行为

采用Gleeble 1500热模拟机对CSP生产的SS400、Q235B和Q345B钢的热塑性进行了研究.结果发现,所研究的钢存在两个低塑性区,即凝固脆性温区(Tm～1 310℃)和低温脆性温区(850～725℃).试样断口金相和成分分析表明:产生凝固脆性温区的原因主要是高温下枝晶间有害元素S、P和O富集形成液膜;产生低温脆性温区的原因主要是奥氏体晶界出现铁素体薄膜以及细小AlN析出造成连铸坯的塑性降低.根据研究结果,提出了改善钢的热塑性防止铸坯裂纹的工艺建议.     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr7 C3→AlN+αδFe+Cr7 C3+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ→AlN+αδFe+Cr23 C6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr23 C6+α'.凝固过程中Cr7 C3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr7 C3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr7 C3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.     

冷却速度对含铌、钛微合金钢铸坯表层组织结构的影响

铸坯出结晶器后的冷却速度是影响和决定铸坯表层组织结构(0～5 mm)及第2相析出物分布的关键因素. 在开发重熔凝固冷却实验装置的基础上,模拟铸坯在垂直段的凝固冷却条件,研究不同冷却速度对铸坯表层组织与第2相析出物分布的影响. 研究表明,在0.8 m·min-1拉速下,以5 ℃·s-1的冷却速度,使铸坯在出结晶器后表面温度下降到A3温度以下,得到的表层组织均匀,晶界无膜状先共析铁素体,微合金元素析出物在晶内分布均匀,有利于提高铸坯热塑性及降低裂纹敏感性.     

Ti--IF钢凝固过程中TiN的析出机理和规律

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti--IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti--IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成,固相中TiN源自低温固相析出;凝固固相分数达到0.64时,Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加,凝固前沿固相中开始有TiN析出;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布,从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化:从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大,平均尺寸从1~2μm增大到5μm,在距离表层70~80 mm处尺寸达到最大;在铸坯厚度中间位置,TiN尺寸较大,平均尺寸为5μm左右;在铸坯中心TiN尺寸又有所变小,平均尺寸为3μm左右;在铸坯表层TiN密集程度较高,在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切.     

攀钢板坯连铸机不同断面铸坯角部横裂纹分析

通过喷嘴性能测试、重熔凝固冷却实验和计算机仿真软件计算,研究了攀钢不同断面板坯角部冷却情况对铸坯角部横裂纹的影响.研究表明:对于1 160、1 080和1 250mm三个断面尺寸的铸坯,较强的冷却使角部温度较早低于A3温度,矫直前沿奥氏体晶界形成大量膜状先共析铁素体,矫直时容易沿奥氏体晶界形成角部横裂纹.为解决角部横裂纹问题,通过改变铸坯表层组织来控制铸坯角部横裂纹的产生,并将其应用于攀钢现场生产.     

基于MiLE法模拟结晶器中大方坯温度场、应力场及流场

应用混合Langrangian和Eulerian法(MiLE)实现了结晶器中GCr15钢大方坯温度场、应力场及流场的动态模拟,模拟结果与实际生产铸坯吻合.铸坯坯壳角部的温度高于中部,铸坯表面从上到下的温度总体呈下降趋势,且等温区间与流场变化具有一定的相似性.铸坯坯壳中部厚度约为17.5 mm,角部厚度约为13.2 mm.凝固坯壳内的应力主要是热应力.坯壳出结晶器时,坯壳外表面处于压缩状态,凝固前沿为完全拉伸状态.有效应变从铸坯外表面到凝固前沿逐渐增大.钢液在前进过程中不断扩张,流速不断降低,当流股到达一定深度后,形成左右对称向上的两个回流,和一对由凝固面一侧向下而由中心向上流动的回流区.     

Q345钢奥氏体再结晶行为对组织和性能的影响

利用热模拟试验和实验轧机轧制试验,对Q345中厚钢板轧制过程中的奥氏体再结晶行为及应变累积效应等进行研究,讨论分析了再结晶行为对钢板组织和性能的影响规律,确定了奥氏体再结晶区和部分再结晶区道次变形量的控制原则,指出在880～820℃的精轧温度区间内增加待温厚度有利于晶粒细化·研究成果已在首钢中板厂3500mm机组的工业生产中得到实际应用,使钢板的平均组织晶粒度达到10～12级;带状组织降至1 5级以下·     

变形及热处理制度对Q420厚板组织与性能的影响

介绍了规格100 mm Q420特厚板的物理模拟过程,分析了不同变形和热处理工艺对Q420特厚板组织和性能的影响,并得出不同质量级别Q420厚板的最佳生产工艺.结果表明:采用TMCP工艺钢板的强度、塑性和韧性均优于采用UPR工艺的钢板,且相应位置铁素体晶粒较细小;热轧钢板正火热处理显著改善了钢的塑性和韧性,但是降低了钢的强度;不同热轧工艺厚板在相同的正火温度下,热处理后钢板的强韧性相差较小,热处理前的轧制方式对热处理后钢板的组织和性能影响不大.     

高韧性420MPa级桥梁钢开发及强化机制分析

通过优化合金成分、改进控轧控冷工艺等手段,成功开发出屈服强度在480~530MPa,抗拉强度在560~630MPa,延伸率在21%~25%,-20℃冲击功全部在200J以上的Q420桥梁钢.对透射电镜下的析出相及金相显微组织中的晶粒尺寸进行相关统计计算,得到各类强化贡献量数值,并对Q420桥梁钢的强化机制进行了分析.分析结果表明:在新开发的Q420桥梁钢中析出强化贡献量占全部强度的10%以下,而固溶强化量及细晶强化量分别占全部强度的54%及36%,因此确认420MPa级桥梁钢的强化机制以固溶强化、细晶强化为主.     

钛微合金化热轧双相钢的工艺研究

通过模拟实验研究了钛微合金化热轧双相钢的连续冷却转变曲线及终轧温度对组织的影响规律,获得了可行的工艺窗口,并进行了验证性热轧实验.在冷却速率小于5℃·s-1及温度在625~725℃时,实验钢可以形成先共析铁素体.随着终轧温度升高,组织中铁素体及马氏体含量先升高后降低,但幅度不大.同时,当终轧温度较高时,铁素体显微硬度增加,析出强化作用增加.当终轧温度及缓冷温度分别为840℃及700℃时,获得了抗拉强度为672 MPa及屈强比为0.61的性能良好的热轧双相钢.经计算,铁素体组织中析出强化量为78.5 MPa.     

应用铁素体区热轧工艺开发超低碳热轧深冲板

研究了铁素体轧制工艺条件对一种Ti-IF钢的性能,特别是深冲性能的影响.采用铁素体区润滑轧制和高温卷取,r值最高为1.38,延伸率达到50%以上.而奥氏体轧制条件下r值低于1.0.织构分析证实在润滑轧制条件下,强的{111}再结晶织构沿厚度方向较均匀分布,剪切织构较弱,而在无润滑轧制条件下,{111}再结晶织构很弱,并且形成了较强的{110}剪切织构.为获得具有良好深冲性能的热轧板,要求加热温度在1 100-1 150℃之间,终轧温度在750-800℃之间, 卷取温度大于650℃.     

椭圆孔型轧制合金钢方坯三维弹塑性有限元模拟

为设计安全合理的合金钢椭圆孔型系统，采用三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真技术，超前再现了合金钢方坯在椭圆孔型中金属的三维流动过程并获得了轧制力及力矩等重要参数的变化规律．结果表明：表面和心部金属沿轧制方向流动速率的不同导致合金钢方坯端部横断面产生凹形；轧制力和轴向力及轧制力矩和径向力矩具有相似的变化趋势，即咬入和抛钢阶段其值变化较大而稳定轧制阶段变化较小．     

Preparation of high-strength Al-Mg-Si-Cu-Fe alloy via heat treatment and rolling

An Al-Mg-Si-Cu-Fe alloy was solid-solution treated at 560°C for 3 h and then cooled by water quenching or furnace cooling. The alloy samples which underwent cooling by these two methods were rolled at different temperatures. The microstructure and mechanical properties of the rolled alloys were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction analysis, and tensile testing. For the water-quenched alloys, the peak tensile strength and elongation occurred at a rolling temperature of 180°C. For the furnace-cooled alloys, the tensile strength decreased initially, until the rolling temperature of 420°C, and then increased; the elongation increased consistently with increasing rolling temperature. The effects of grain boundary hardening and dislocation hardening on the mechanical properties of these rolled alloys decreased with increases in rolling temperature. The mechanical properties of the 180°C rolling water-quenched alloy were also improved by the presence of β″ phase. Above 420°C, the effect of solid-solution hardening on the mechanical properties of the rolled alloys increased with increases in rolling temperature.     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al2O3上局部析出形成MnS(Se)-Al2O3-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42 ℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21%Mn-0.64%C-1.59%Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.     

Effect of hot rolling on the microstructure and impact absorbed energy of the strip steel by CSP

The microstructures and impact absorbed energies at various temperatures were investigated for steel strips hot rolled to thickness reductions of 95.5%, 96.0%, 96.5%, 97.0%, and 97.5%. Results indicate that grain refinement can be realized with an increase in hot rolling reduction. Besides, finer precipitates can be achieved with an increase in hot rolling reduction from 95.5% to 97.0%. The impact absorbed energy decreases with a decrease in testing temperature for steel strips hot rolled to 95.5%, 96.0%, and 96.5% reductions in thickness. However, in the case of steel strips hot rolled to 97.0% and 97.5% reductions in thickness, the impact absorbed energy remained almost constant with a decrease in testing temperature.