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微合金结构钢板轧制热处理及应用 A.Streisselberger, V.Schwinn and R.Hubo AG der Dillinger Huettenwerke, 66748 Dillingen, Germany 摘要：兼具优良的机械性能与焊接性能的低碳当量微合金结构钢板是在轧钢厂中进行复杂的 控制轧制及热处理制造出来的。本文根据不同的组织、性能类别，研究了这类钢板的生产过 程及其用途。 1 引言 21 世纪初，一些高新材料开始应用于民用工程建筑方面的各种新兴领域。作为一种重 要材料，现代中厚结构钢板的发展历史及其生产和应用是本文讲述的主要内容，本文还将揭 示其显微结构特征与合金元素特别是微合金元素之间的关系。此外本文还将介绍现代钢铁企 业的生产设备及提高钢板性能的措施，并举出实例加以说明。 2 结构钢板的生产制造 2.1 对于钢板生产过程的要求 以下是对中厚板性能的一般要求，通常包括： （1） 尺寸要求高，公差要小，表面要平整（厚度5～500mm，宽度1～5m） （2） 屈服强度和抗拉强度要达到设计要求（屈服强度235～1100MPa） （3） 韧性应达到设计要求（包括低温韧性） （4） 成形性和焊接性好，易于加工制造 （5） 要有一定的抗腐蚀性，耐酸性气体腐蚀和耐大气腐蚀 有时这些性能是相互矛盾的，但通过改进技术和设备投资，添加特殊的合金元素并采用 特殊工艺进行处理，是可以达到上述要求的。 以下将介绍当今中厚板生产技术的发展状况。适当尺寸的钢坯或钢锭（连铸坯厚度最大 400mm，铸锭厚度最大1000mm）用作原材料，按照特定循环方式进行工艺处理即可生产出 成品钢板（如图1 所示）。具体工艺过程包括板坯加热、轧制、冷却、热处理、剪切以及在 线检测等步骤。 中厚板生产企业必须有高素质的员工、高性能的设备以及各生产环节的监控系统。整套 系统以最先进的自动控制和高能量（高温气体、动力系统电能等）为基础，其流程包括输入 和输出两端，输入端包括原材料和能源等，输出端除了产出钢板外还应包括用于钢板质量控 制与评估的有关处理数据以及用于技术性能测试的试样等。 据报道底利津钢铁厂每月用9000 块钢坯或钢锭生产出25000 块钢板，每块钢板均按用 户要求生产。以下将详细介绍为满足用户要求而采用的生产工艺。 图1 中厚板轧机输入/产出流程图 2.2 从冶金学角度分析轧钢工艺过程 在不同加工工艺中，首先必须采用特定的化学成分，利用相应的冶金学原理获得所需的 机械性能。用于钢板成形及获取目标力学性能的相关冶金工艺各阶段已用模块结构方式画入 图2 中。 图2 轧板厂工艺流程及相应冶金生产目标 奥氏体化过程包括均匀化过程和微合金元素的固溶过程，是在板坯加热过程中完成的， 加热温度可达1050～1200℃。通过轧制温度规范控制，在轧制中发生相转变和脱溶沉淀， 利于在冷却过程中析出二次相，从而细化晶粒，提高强度，二次相粒子的大小和数量取决于 冷却速率。钢板在略低一些的温度下堆垛进行扩散去氢处理，经过不同热处理阶段就形成特 定的钢板组织结构。在以下各节中将详细讨论有关的技术工艺。 2.3 轧钢厂的热轧区成形轧制 底利津钢铁厂热轧区平面图的典型装置详细示于图3 中。将炼钢厂送来的钢坯轧成各种 形状成品钢材的过程为：在推进式或步进式加热炉中均热，然后在双机架四辊轧机上轧制， 这些设备功率强大，属世界一流水平。 图3 轧板厂热轧区平面图 整个生产流程的起点是板坯贮存区，此区域直接与板坯生产的成品区相连，用于板坯均 热的三座七道推进式加热炉及用于铸锭或特殊产品均热的三台步进式加热炉提供了足够的 加热能力，轧前还要进行高压水除鳞。热轧区核心部分是两台四辊轧机，由过程计算机控制， 进行各种模式轧制使轧件轧长轧宽。 图4 列出了钢厂硬件设备的详细情况，特别是大型的5.5 米和4.8 米轧机可以轧制大规 格轧件。配有三相同步电机的大功率驱动系统可使轧机道次压下量达50mm。在轧机上还有 专门的板宽、板厚自动控制系统以确保严格的宽度、厚度精度。工作辊、支承辊弯曲装置用 于控制钢板表面平整度及道次流变模型。 两机架间105 米的空间距离提供了轧制工艺的灵活可变性。要想加快冷却速度，可以用 多功能间歇式喷射装置（MULPIC）进行水冷以取代空冷。此装置长30 米，可作为重要的 冶金工具使用，下节将详细介绍。在热轧区末端使用热矫直机以保证钢板平直度。在无需对 温度进行特殊控制的常规轧制工艺下，轧制仅仅是一个成形过程。钢坯加热至很高温度后轧 制成所需钢板形状，然后在空气中冷却。 轧机机架设计 一号机架二号机架 特性 5.5m 1985(MDS) 最大108000kN 最大2×4500kNm AC 最大7m/s 4.8m 1971(SECIM) 最大90000kN 最大2×