特厚板连铸七辊大压下扇形段辊缝控制模型

针对某特厚板连铸的七辊大压下扇形段,根据其结构特点及机架上框架、扇形段内外弧辊与夹紧油缸之间的关系,并通过数学公式推导,建立了辊缝调整的控制模型。该模型通过控制大压下扇形段的每个夹紧缸的位移量,实现扇形段入口、出口辊缝值的精确控制。利用该模型对三种不同工况的铸坯进行重压下实验,按照预先设定好的压下量及压下速率精确控制每个扇形段的动作过程,结果表明,铸坯中心疏松及缩孔明显减少,大大改善了铸坯质量。

高性能特厚板的研发

现有特厚板强度较低,低温韧性较差。研发了一种碳质量分数为0.065%的120 mm特厚钢板。研究了轧制加热温度和非再结晶区轧制总压下率对钢板奥氏体晶粒尺寸、显微组织和力学性能的影响。结果表明:在1200℃以下加热的钢板奥氏体晶粒长大不明显;在1250℃加热的钢板奥氏体晶粒平均尺寸为111μm,最大为295μm;随着非再结晶区轧制总压下率的增大,钢板铁素体增多,组织细化。通过控制加热温度和非再结晶区轧制总压下率试制的120 mm厚钢板屈服强度大于390 MPa,抗拉强度大于510 MPa,-60℃冲击吸收能量大于200 J,表面和表面以下50 mm处韧-脆转变温度低于-80℃。

200 mm厚度加氢反应器用特厚板12Cr2Mo1VR(H)的开发

介绍了加氢反应器特厚板12Cr2Mo1VR(H)钢的成分设计、冶炼、浇铸和轧制工艺,利用JMatPro软件计算热扩散率、热容量、钢板导热能力等重要相变参数,并分析了热处理制度对其组织、回火脆化性能、高温持久与蠕变性能的影响。生产过程中通过调整Cr、Mo(Mn)和V含量,控制各组织的形态和分布,促进晶内铁素体形核,利用洁净钢冶炼技术将有害元素控制在较低水平,减少有害元素晶界偏聚产生的回火脆化现象,利用水冷模浇铸技术和控制轧制技术控制原始晶粒度,性能检测结果显示,12Cr2Mo1VR(H)钢的抗回火脆化温度达到-51℃,钢板经模拟热循环后X向、Y向、Z向的三个位置拉伸性能差异范围在15 MPa以内,厚度截面表层、厚度1/4、厚度1/2、厚度3/4位置冲击功均达到280 J以上,无较大的位置趋向差异,在540℃温度下,加载力为210 MPa时,持续1 010 h未断裂,高温蠕变弹性伸长率为0.147 5%,总塑性伸长率1.454 5%。

易切削模具钢特厚板坯表面纵裂纹控制及研究

文章针对易切削模具钢特厚板坯表面纵裂纹问题,对纵裂纹产生的原因进行分析,并在此基础上展开保护渣优化、二冷优化等工艺的研究。研究结果表明,通过调整结晶器倒锥度,优化含硫易切削模具钢特厚板保护渣理化指标,降低一冷、二冷强度,提高热送热装温度,控制钢种O、N含量等措施,较好地解决了易切削模具钢特厚板坯表面纵裂纹质量问题,使轧后钢质修磨率从约45%降低到10%左右。

焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷(EO)反应器国产化中采用的390mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5MN配重.计算结果表明:焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段.

7085-T651铝合金特厚板组织性能的不均匀性

采用拉伸实验、剥落腐蚀实验、显微组织、化学成分、扫描电镜以及透射电镜和差示扫描量热法分析等手段,研究7085-T651铝合金特厚板组织性能的不均匀性。结果表明:110 mm厚7085-T651特厚板不同厚度层显微组织、力学性能和剥落腐蚀性能存在明显的不均匀性;1/4厚度层抗拉强度最低,为540 MPa,抗剥落腐蚀性能最差,腐蚀等级为EB级;心层抗拉强度最高,为580 MPa;表层抗剥落腐蚀性能最好,腐蚀等级为EA级;1/4层再结晶分数最多,约为47.7%,尺寸较大,约为105μm,晶界及晶内均有平衡相析出,时效析出相尺寸较小,因而力学性能及抗剥落腐蚀性能均最差;中心层再结晶分数最少,约为14.8%,存在大量亚晶,残余的Al7Cu2Fe相最多,约为1.43%,晶界平衡相尺寸、时效析出相尺寸及PFZ宽度均较大,因而力学性能较好而抗剥落腐蚀性能较差。

EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊残余应力与变形有限元模拟

利用有限元ABAQUS软件,对国产EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊制造过程进行有限元模拟,得到了390 mm厚的特厚板对接焊残余应力与变形的分布规律.焊接采用双U形坡口,两面交替焊接,并在焊缝两侧的板面上施压4 500 kN的配重以限制管板的变形.结果表明,特厚度管板焊后在钢板内部为残余压应力,而靠近两外表面,特别是在焊缝及热影响区内,为较大的残余拉应力.施压配重的方法有效地限制了管板的翘曲变形,且施压配重的重量越大,板的变形程度越低,但是变形被限制的同时也增加了板内的残余应力,配重重量的选择需要兼顾其对变形和应力两者的共同影响.

高强度特厚Q460钢板的轧制工艺与力学性能

通过合理的成分设计及严格的控轧控冷工艺,成功开发了高强度120 mm厚Q460钢板,研究了轧制工艺对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同轧制工艺下,试验钢板的显微组织均为铁素体加珠光体的混合组织,心部存在较明显的带状组织;提高轧制后的冷却强度,可略微提高钢板的强度,但其冲击韧性不会改善;提高待温厚度可在一定程度上细化铁素体及珠光体组织,减少带状组织,在强度基本不变的前提下显著提高钢板的冲击韧性。

690MPa级特厚调质钢板工艺与性能试验研究

实验室研究了一种屈服强度为690 MPa级特厚高强调质钢板的工艺与性能之间的关系。结果表明:采用低C并添加Cr、Mo、V的合金成分设计,经厚板轧制后,通过900℃淬火+650℃回火调质处理,实验钢板可以获得最佳的组织和性能,满足ASTM517Q标准对100 mm厚特厚钢板的强度及冲击韧度的要求。

特厚板多层多道焊的Marc有限元模拟

厚板焊接残余应力场的影响因素众多,变化复杂,其应力分布模型的研究是此领域的难点之一,有关的试验样本尚不多见。以两块100 mm的厚板焊接为研究对象,试验模型材质为A105钢,采用埋弧焊,进行多道焊接。采用试验测量和MSC.Marc有限元模拟相结合的方法,对100 mm特厚板多层多道焊的残余应力进行对比分析研究,给出上表面横向残余应力和纵向残余应力以及厚度方向残余应力的分布曲线。有限元计算结果与试验测量结果吻合较好,证明该有限元模型的合理性。特别地,厚度方向残余应力可以通过有限元模型计算得出,解决了实际工程中厚板内部应力难得出的问题,为进一步研究特厚板焊接残余应力提供参考依据。

60mm厚16Mn特厚板焊接接头组织及力学性能研究

利用埋弧自动焊法对60mm厚16Mn特厚板进行焊接,采用ZEISS光学显微镜、LEICA显微硬度计及扫描电镜观察分析了焊接接头各区域及母材的组织、硬度,以及拉伸断口的形貌。结果表明:在本文的焊接实验条件下,焊接接头各区域的组织明显不同,上部区域粗大,下部区域细小;硬度值在过热区达到最高;焊接接头的拉伸断裂为韧性断裂,其抗拉强度均小于母材的抗拉强度。

100mm特厚板轧制变形均匀性模拟研究

控轧控冷特厚板主要应用于造船、建筑、桥梁、容器、水电及大直径输送管线等领域。60 mm以上特厚板在轧制过程中存在厚向变形不均匀性,数值模拟是研究这一问题的理想手段。考虑轧制过程钢板与空气间换热系数随温度的变化及高温辐射传热,采用有限元模拟软件DEFORM-3D研究了100 mm特厚板轧制成形过程中粗轧道次、中间坯厚度及精轧道次对截面变形不均匀性的影响。研究结果已应用于实际特厚板轧制生产线。

应用连铸坯生产特厚钢板技术

鞍山钢铁股份有限公司通过合理的成分及工艺设计,解决了连铸坯生产特厚钢板因压缩比小所造成的偏析、疏松等问题。采用300mm铸坯可以生产最大厚度为150mm的特厚钢板,最小压缩比为2:1,生产的特厚钢板探伤合格、性能稳定,各项指标均符合国家标准。

Ni-Cr-Mo-B特厚板钢的热压缩变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了Ni-Cr-Mo-B特厚板钢在900~1150℃、应变速率为0.01~10 s-1、试样工程应变量为70%的热压缩变形行为。基于实验数据,使用回归分析的方法建立了Ni-Cr-Mo-B钢的双曲正弦Arrhenius型本构方程。采用应变硬化速率与应力关系曲线、实验流变曲线准确的确定了表征动态再结晶行为的重要特征参数：临界应力/应变、峰值应力/应变和稳态应力/应变。结果表明：Ni-Cr-Mo-B钢的热变形激活能（Q）为351074 J·mol-1;随着变形温度升高及应变速率减小,即Zener-Hollomon参数（Z）减小,各特征参数减小,有利于动态再结晶发生;临界应力与峰值应力比为0.89,临界应变与峰值应变之比为0.44。此外,基于Z参数,确定了Ni-Cr-Mo-B钢动态再结晶特征参数的数学预测模型。

特厚板品种生产现状及新技术研究

特厚板品种生产现状为开发高性能产品。阐述了特厚板产品生产现状以及品种使用性能的要求。分析了新加速冷却技术、在线热处理技术、钢锭单向凝固技术和焊接复合技术在特厚板品种开发中的作用。新技术的应用推进了特厚板品种开发的高效性和实用性。

Q420特厚钢板连续冷却过程的相变行为

针对Q420钢特厚板的生产工艺特点,利用Gleeble-2000热模拟试验机研究了该钢变形和未变形条件下的连续冷却过程中相变行为及组织演变规律,绘制了该钢的连续冷却转变(CCT)曲线,分析了控轧控冷工艺对其连续冷却相变的影响。结果表明:Q420钢随着冷却速度的提高,奥氏体→铁素体开始转变温度Ar3降低,相变后铁素体晶粒细化;贝氏体开始转变温度(Bs)先升高后降低,贝氏体转变量逐渐增加。随着变形量的增加,CCT曲线整体向左上方移动,加速了铁素体和贝氏体相变。随着变形温度的降低,铁素体相变温度升高,扩大了铁素体区,贝氏体相变温度降低。

Q345E-Z35高强度特厚钢板的研制

利用Q345连铸坯料，在某4300mm宽厚板轧机上针对Q345E—Z35钢种进行了厚80mm钢板的TM—CP工艺试验。结果表明，采用出炉温度在1150～1250℃，加热时间不超过230min，精轧开轧温度为770～810℃，终轧温度为740～780℃，轧后采用层流冷却，终冷温度为650～700℃，未再结晶区总压下率大于40％的工艺生产Q345E-Z35高强度厚板的屈服强度达到330MPa以上，伸长率达到30％以上，-40℃冲击功达80J以上，Z向断面收缩率大于45％，探伤达到2级探伤要求。实现了良好的强度、韧性和内部质量的结合，且不添加微合金元素Nb、V和Ti，工艺上省去了热处理工序，降低了生产成本。

海上风塔管桩用高质量特厚钢板的生产与质量控制

清洁能源需求和蕴藏在近海丰富的风能资源极大地推动了海上风电项目的发展,刺激了近海风电工程结构用特厚钢板的需求。由于该钢种的特殊服役条件,要求其具有-60℃芯部和横向低温冲击韧性、低碳当量易焊接性能、抗层状撕裂性能等,本文采用400mm特厚连铸板坯、低碳含铜成分设计、特厚板轧制工艺等技术,开发了355MPa级海上风电用低碳当量高韧性正火态特厚钢板,并实现了批量生产和海上风电工程的应用。

厚向强度分布对特厚板三辊预弯成形的影响

选取100、220mm两种厚度Q235热轧板，在厚向多个等间距分布位置切取圆棒试样，采用WAW-E100试验机获得各试样在3．0×10%^-5S^-1应变速率时的拉伸应力应变曲线。根据拉伸试验数据建立考虑厚向强度分布的材料应力-应变函数。分析特厚板在CDWllXNC-300＼420mm〈2500mm重型三辊卷板机上的预弯成形过程并建立预弯工艺模型。预弯模型计算结果表明，特厚板厚向强度变幅为0～20％时，上辊垂直力增幅约为0～13％，回弹比略有增加，卸载前预弯角无明显变化。

HG785D塔式起重机用高强特厚焊接钢板的研发

介绍了南阳汉冶特钢有限公司利用自主研发的水冷模，通过成分设计、轧制工艺和热处理工艺设计，采用100t转炉-模铸-3800mm轧机-热处理的工艺，成功试制出240mm厚塔式起重机用高强度特厚焊接HG785D钢板，该钢板屈服强度达678～686MPa，抗拉强度达768～772MPa，伸长率达17％～20％，～20℃纵向冲击功达189～208J，抗层状撕裂性能达Z35级别，满足了大型塔式起重机的材料设计要求。