超高功率连续激光清洗工艺参数对Q355B钢清洗质量的影响

为了探究Q355B钢在超高功率连续激光清洗下的效果,采用超高功率光纤激光器对Q355B钢表面的铁锈等污染物进行清洗试验,研究超高功率下激光扫描速度和功率对清洗质量的影响并计算清洗效率。结果表明:清洗速度≤110 mm/s时激光对基体损伤较大,速度≥140 mm/s时仍有部分锈蚀存在于基体表面,速度在120~130 mm/s时基体未损伤并可有效去除锈蚀层;当速度恒定为120 mm/s时,功率在7 500 W以下时锈蚀未除净,功率在8 500 W以上时基材发生损伤。用SEM分析清洗前后钢材表面的微观形貌,用XRD和EDS对工件表面进行表征,随着扫描速度从100 mm/s提高到150 mm/s,功率从7 000 W提高到9 000 W,清洗后钢材表面的铁含量呈现先增加后降低的趋势,而氧含量则呈现先降低再升高的趋势。当激光功率为8 000 W,扫描速度为120 mm/s时,清洗后的工件表面铁元素的质量分数达到了峰值,约为79.25%,氧元素的质量分数则达到谷值,约为20.75%。计算得出激光清洗效率最高可达43.2 m^(2)/h。通过调节激光功率和扫描速度能在安全去除大部分Q355B钢表面污染物的同时提升材料表面的显微硬度,从而达到理想高效的激光清洗效果。

节Mn型Ti微合金化Q355B钢的高温力学性能

以目前国内某钢厂生产的节Mn型Ti微合金化Q355B连铸板坯为研究对象,利用Gleeble-3800热模拟试验机对铸坯高温力学性能进行分析研究,用扫描电镜观察断口形貌,并分析脆化机理。结果表明,当温度高于1000℃时,抗拉强度小于30 MPa。其在1200~875℃时断面收缩率大于80%,具有良好的高温塑性;当温度为875~750℃时,试样断面收缩率处于27.75%~68.92%之间,塑性较差。因此,在连铸过程中,应特别注意控制矫直温度,避免其低于875℃或高于1000℃。

Q355B钢动态材料性能研究

作为Q345钢的替代钢种,Q355钢将于2019年2月起大量应用于建筑工程中。基于结构抗冲击爆炸性能研究的需要,其动态材料性能的研究具有迫切性和必要性。应用万能材料试验机与分离式霍普金森压杆系统对Q355B钢在不同温度、应变率及应力状态下的力学性能进行了研究。发现塑性流动应力与断裂应变随温度的上升分别呈现非线性下降与上升趋势,采用试验为主数值模拟为辅的方法分别标定了修正Johnson-Cook本构关系与修正Johnson-Cook断裂准则。最后,开展了Q355B钢Taylor撞击试验,验证了修正Johnson-Cook模型及其参数标定的有效性。

氧化工艺对Q355B钢氧化铁皮特征和力学性能的影响

采用三因素三水平正交试验方案对Q355B钢在不同氧气含量(5%,10%和21%,体积分数)的干燥气氛中进行不同温度(1 100,1 150,1 200℃)和时间(180,240,300 min)的高温氧化试验,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对Q355B钢表面形成的氧化铁皮特征和力学性能进行研究。结果表明:不同高温氧化工艺下,Q355B钢表面生成的氧化铁皮均由FeO,Fe3O4和Fe2O3等物相构成,温度、时间和氧气含量对各相含量的影响复杂;可用多元线性回归方程表征氧化增重和氧化铁皮厚度与温度、时间和氧气含量之间的关系,温度、时间和氧气含量对平均氧化增重和平均氧化铁皮厚度影响的强弱顺序为温度>时间>氧气含量,温度和时间对氧化增重和氧化铁皮厚度的影响显著且呈正相关,氧气含量对氧化增重和氧化铁皮厚度的影响不如温度和时间显著;氧化铁皮具有疏松、致密和分层等特征,在纳米压痕试验过程中发生塑性变形并在加载和卸载曲线上分别出现突进和突退现象,预设压入深度越大,突进和突退现象越明显。

Q355B钢板拉伸断口分层原因及改善措施

采用宏观观察、化学成分分析、拉伸试验、热酸蚀检验、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法,分析了Q355B钢板拉伸断口出现分层的原因。结果表明:Q355B钢板拉伸断口出现分层的主要原因是连铸坯厚度中心处存在缩孔、疏松、偏析和夹杂物缺陷,导致钢板产生中心裂纹,在拉伸试验过程中,裂纹处产生应力集中,随着变形量的不断增加,裂纹不断扩展,最终出现断口分层现象;在适当调整连铸坯浇注及钢板轧制工艺参数(如过热度、二次冷却速率、拉坯速率、道次压下率和轧制温度等)后,采用电磁搅拌和轻压下技术,以及轧后缓冷等措施,Q355B钢板拉伸断口不合格率由6.82%降低至0.84%,并稳定在1%以下。

基于超快冷工艺的Q355B钢板性能均匀性

采用对钢板纵向和横向不同位置进行力学性能测试和金相检验的方法,分析了超快冷工艺下低合金Q355B钢板的性能均匀性,验证了工艺的可靠性。结果表明:钢板头部的强度和韧性略高,但钢板的屈服强度同板差≤40 MPa,抗拉强度同板差≤19 MPa,断后伸长率同板差≤4.0%,冲击韧性同板差≤35 J,钢板具有较好的性能均匀性;钢板上、下表面的显微组织存在差异性,说明上、下表面冷却能力不同,需要增加下集管流量以对下表面换热能力进行补偿,使厚度方向冷却均匀。

低锰钛微合金化Q355B钢奥氏体连续转变曲线测定研究

研究低锰钛微合金化Q355B钢奥氏体连续冷却过程中的转变曲线及转变产物的组织,为轧钢工艺调整提供依据,得到不同冷却速度下的CCT曲线和相应的金相组织,确定Q355B的AC1=733℃,AC3=990℃。当冷却速度为3℃/s时,转变产物为魏氏组织+铁素体+珠光体+少量粒状贝氏体,此时由于冷却速度慢,晶粒粗大,导致生成魏氏组织;当冷却速度为5、10℃/s时转变产物为铁素体+珠光体+粒状贝氏体;当冷却速度为15℃/s时,珠光体基本消失,转变产物为铁素体+粒状贝氏体+上贝氏体;当冷却速度为20、25℃/s时转变产物为铁素体+粒状贝氏体+上贝氏体;当冷却速度为30℃/s时,出现马氏体组织,转变产物为铁素体+上贝氏体+少量马氏体。

Q355B钢精炼过程中非金属夹杂物的演变及分析

为进一步探究Q355B钢精炼过程中非金属夹杂物的形成与演变规律,在重庆钢铁炼钢厂“BOF→LF→RH→钙处理→CC”工艺生产Q355B钢精炼全流程进行了两炉取样,分析检测了钢液和炉渣成分,揭示了不同阶段非金属夹杂物的形貌和成分演变特征。研究结果表明,Q355B钢精炼过程中的非金属夹杂物主要是SiO_(2)-MnO-Al_(2)O_(3)-TiOx类和CaO-MgO-Al_(2)O_(3)类。SiO_(2)-MnO-Al_(2)O_(3)-TiOx类非金属夹杂物的演变比较复杂,LF造渣精炼过程中加入铝渣球会改性SiO_(2)-MnO-Al_(2)O_(3)类夹杂物为SiO_(2)-MnO-Al_(2)O_(3)-TiOx类,RH钛合金化会改性成为高钛含量Al_(2)O_(3)-TiOx、CaO-Al_(2)O_(3)-TiOx和MnO-Al_(2)O_(3)-TiOx类非金属夹杂物;CaO-MgO-Al_(2)O_(3)类非金属夹杂物几乎在精炼全过程均出现。随着精炼过程中LF造渣精炼、钢包吹氩、RH真空精炼、钙处理和软吹氩搅拌,CaO-MgO-Al_(2)O_(3)类非金属夹杂物从高熔点逐渐向低熔点转变,进入液相区,尺寸和数量逐渐减少。LF精炼使用铝渣球造渣和RH的钛合金化工艺是钢液和渣中钛成分的主要来源,影响Q355B钢精炼过程非金属夹杂物的演变,需进行工艺审视。

Q355B钢热变形行为及应变补偿型本构方程

在Gleeble-3500热模拟实验机上进行等温热拉伸实验,研究了Q355B钢在变形温度为500~1100℃和应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为及微观组织演变,并建立了本构方程。结果表明,Q355B钢的微观组织主要由铁素体和珠光体组成,随着变形温度的升高,珠光体体积分数增加,且组织形貌逐步由低温带状演变为中温等轴状及高温魏氏形貌。Q355B钢的流动行为敏感于应变速率和变形温度,其流动应力随着变形温度的升高或应变速率的降低显著降低。此外,流动应力曲线在高温(1100℃)及低应变速率(0.001和0.01s^(-1))时为动态再结晶型,而在低温及高应变速率下则为动态回复型。考虑应变补偿的Arrhenius双曲正弦本构方程的预测精度较高,可较好地拟合不同变形条件下Q355B钢的流动行为。各变形条件下的相关系数均在91%以上,相对平均误差均不超过13.4%。

Q355B宽带钢表面开裂原因

某Q355B钢边部表面发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法分析了裂纹产生的原因。结果表明:钢板表面裂纹产生于连铸工艺环节,裂纹附近存在砷、铜等有害元素富集现象;砷、铜等有害元素形成了低熔点的富集相,使钢板的塑性变差,破坏了钢基体连续性,在拉应力的作用下,钢板表面发生开裂现象。

不同焊接参数对Q355B钢焊接接头力学性能的影响

针对工程机械常用钢材Q355B,通过弧焊机器人MAG焊,焊接电流控制在280~400A,进行不同焊接参数下的工艺试验研究。结果表明:随着电流的增加其焊接接头性能并没有出现大幅的衰减,焊接接头试样抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、弯曲性能、冲击性能及硬度均符合标准要求,均可达到母材或高于母材水平,当焊接电流控制在350A时,焊接接头具有最优的性能。同时,相比焊接电流较小时,随着焊接电流增加到380A以上时,效率提升20%左右,可用于指导实际生产。

基于硅酸亚铁缓冲层的Q355B钢氧化铁剥落控制

为了探究硅元素化合物对Q355B氧化铁皮变形规律及其剥落特性的影响,本文通过氧化铁皮轴向压缩实验,模拟了Q355B高强钢氧化铁皮在精轧过程中的变形情况。通过氧化层微观结构及成分分析,发现Q355B钢氧化铁皮最内层生成了不规则锯齿条带状的硅酸亚铁化合物缓冲层。在变形过程中,氧化铁皮表现出塑性与脆性混合的变形特性,并且随着压下率增大,硅酸亚铁厚度呈现增加的趋势,且空洞和碎裂也随之增加,但仍不会引起氧化铁皮的大块碎裂。研究表明,添加适量硅元素有助于改善Q355B表面质量,可有效控制其氧化铁皮粉状剥落现象。

提高Q355B热轧H型钢强度的控冷工艺研究

研究了Q355B热轧H型钢轧后冷却温度880~320℃对H型钢翼缘强度、韧性及组织的影响。结果表明,当控冷后温度为570℃时,钢的屈服强度较空冷工艺提高73 MPa,断后伸长率为23.5%;当控冷后温度为320℃时,钢的屈服强度较空冷工艺提高228 MPa,断后伸长率为16.0%,出现伸长率不合格的情况。Q355B热轧H型钢在轧后正火工艺所得金相组织为铁素体(F)+珠光体(P),铁素体晶粒度为11.0级。当控冷工艺温降速度为73.9℃/s、冷后温度为570℃时,喷水侧翼缘表层出现贝氏体(B),翼缘内侧及心部组织为F+P,晶粒度12.0~12.5级;当控冷温降速度为91.4℃/s,冷后温度为320℃时,喷水侧表层出现马氏体(M),心部及内侧出现贝氏体(B),此时钢的强度过高,塑性严重不足。

提高热轧窄带钢Q355B性能稳定性实践

通过调整Mn、Nb、V元素含量,以3.5mm厚度规格为界,确定两套成分体系生产Q355B热轧窄带钢,使钢卷内部屈服强度和抗拉强度分别提高了60 MPa、30 MPa,伸长率提高了3%,满足了用户使用需求。

NM360与Q355B埋弧焊接头力学性能研究

采用埋弧焊对NM360与Q355B进行焊接,对焊缝接头进行拉伸、弯曲、冲击力学性能试验,并对试验结果进行分析,检测焊缝接头是否满足标准规范要求。试验结果表明,采用合理的焊接参数制备的焊接接头可满足检验标准要求,为实际生产提供技术支持。

含钛微合金钢生产工艺及实践

通过分析含钛微合金钢Q355B的生产难点和炼钢工序对氮含量的影响,设计确定钛微合金化成分,并制定冶炼、连铸等关键工艺措施,稳定控制钢中氮含量在0.004%以下,成功开发出含钛微合金钢且实现批量稳定化生产,产品成分、性能等均满足标准要求,具有良好的经济效益。

超大尺寸高性能异材质多复合平板硫化机加热板的研究与开发

采用真空焊接复合制备了45钢+Q355B钢的AB型坯料,并通过调整该AB型复合坯料加热时在加热炉的上、下烧嘴的加热负荷,对AB型钢板进行了不对称复合坯轧制。通过二次真空焊接复合制备了45钢+Q355B钢+Q355B钢+45钢的ABBA型坯料,并对焊缝进行焊后高温回火处理,得到了ABBA型轧制复合板。结果表明:ABBA型复合板的界面为良好的冶金结合,平均硬度值为(180±10)HBW,组织成分均匀,各位置的硬度无明显差异。基材45钢中主要由片状珠光体和块状铁素体组成,复材Q355B钢主要由大量铁素体和少量珠光体组成。复合板厚度方向的断面收缩率平均值为62.67%,性能优异。此外,还实际生产了170 mm×3420 mm×10620 mm的ABBA型复合板,单重超过48000 kg。