特厚板的開發(fā)與探傷缺陷形成機(jī)理的研究.pdf

1、近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及超高層、大跨度鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目的不斷增加，機(jī)械和建筑用厚鋼板的市場(chǎng)需求量越來越大，對(duì)鋼板厚度規(guī)格要求不斷增加，性能要求不斷提高。目前，我國100mm以上的特厚板主要采用模鑄鋼錠生產(chǎn)，這種方法存在制造周期長(zhǎng)、能耗高，生產(chǎn)成本高、工作環(huán)境條件差等問題，不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。采用用厚連鑄坯生產(chǎn)特厚板具有成材率高，生產(chǎn)效率高、工作環(huán)境好，能耗相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)，被越來越多的鋼鐵企業(yè)所采用，采用厚連鑄坯生產(chǎn)特厚板

2、是未來的大勢(shì)所趨。近年來，我國首秦、南陽漢冶特鋼和新余鋼鐵等企業(yè)也新建了一批400mm以上的特厚板連鑄機(jī)，這些為我國采用連鑄坯生產(chǎn)特厚板創(chuàng)造了硬件條件。本文結(jié)合東北大學(xué)與某寬厚廠合作開發(fā)優(yōu)質(zhì)特厚板課題，開展利用厚連鑄坯開發(fā)100mm以上的特厚板的工業(yè)試驗(yàn)研究。針對(duì)特厚板開發(fā)過程中出現(xiàn)探傷合格率低的問題，開展了探傷缺陷形成機(jī)理的研究，從機(jī)理上揭示影響探傷合格率的因素和產(chǎn)生探傷缺陷的內(nèi)在原因。本文主要研究工作及研究成果如下:
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3、)開展了熱軋105～160mm Q345級(jí)特厚板的工業(yè)試制。采用普通的C-Mn鋼，通過加大鑄坯加熱時(shí)間，合理的道次壓下量分配，軋后緩冷等工藝措施，成功使用300mm的連鑄坯生產(chǎn)出105mm Q345E-Z35的特厚板，-40℃條件下鋼板中心部位的平均沖擊功達(dá)到98J，Z向斷面平均收縮率達(dá)到42％;采用400mm的連鑄坯成功試制出符合Q345D-Z25要求的130mm特厚板和符合Q345C-Z25要求的150、160mm特厚板，探傷檢驗(yàn)均

4、滿足探傷要求。
　　(2)進(jìn)行了100mm以上Q345q橋梁鋼的工業(yè)試制。采用400mm厚的普通C-Mn連鑄坯，軋制過程采用兩階段控軋，合理道次壓下量分配等措施，進(jìn)行110mmQ345q橋梁鋼的工業(yè)試制。試制鋼板熱軋狀態(tài)性能達(dá)到Q345qD-Z35的要求，鋼板中心部位-20℃條件下的沖擊功都大于50J，Z向斷面收縮率都大于38.5％，最高達(dá)到45.8％。
　　(3)分析了中厚板生產(chǎn)中的常見探傷缺陷的特點(diǎn)，對(duì)比分析白點(diǎn)和氫脆缺

5、陷的特征，提出氫和內(nèi)應(yīng)力是造成探傷缺陷的主要原因，明確了探傷缺陷形成機(jī)理的研究方向。
　　(4)分析氫在鋼中的擴(kuò)散特點(diǎn)，建立鋼板內(nèi)部氫擴(kuò)散逸出的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)建立的模型分析了各工藝條件對(duì)氫擴(kuò)散的影響。結(jié)果表明:鋼板厚度越大，氫擴(kuò)散越困難;鋼板心部的氫擴(kuò)散逸出的所需時(shí)間與鋼板厚度的平方成正比;在空冷過程中，20mm以下的鋼板內(nèi)部絕大部分氫可自然逸出，氫的影響效果非常有限;20mm以上的鋼板空冷過程內(nèi)部氫擴(kuò)散逸出量有限，需要采取緩冷工

6、藝進(jìn)行排氫。
　　(5)利用有限元數(shù)值模擬方法，依據(jù)熱彈塑性數(shù)學(xué)模型，對(duì)特厚板軋后加速冷卻相變過程及隨后冷卻過程中的瞬時(shí)溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了模擬，分析了相變過程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的變化規(guī)律。特厚板軋后水冷過程會(huì)在鋼板內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的溫度梯度，引起相變的不均勻性，造成鋼板內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。當(dāng)鋼板冷速較快時(shí)，鋼板內(nèi)部殘余應(yīng)力呈現(xiàn)表層受壓，心部受拉的特點(diǎn)，當(dāng)冷速相對(duì)較慢時(shí)，鋼板內(nèi)部殘余應(yīng)力呈現(xiàn)表層和中心受壓，1/4厚度處受拉