Microstructure and properties of S30403+Q345R roll-bonded clad steel plate for pressure vessels

To meet the demand of the domestic pressure vessel industry for roll-bonded clad steel plates, Baosteel has developed an S30403 ＋ Q345R roll-bonded clad steel plate. Comprehensive inspections of the composition, microstructure, and properties are made to systematically evaluate the steel plate in the normalized and normalized ＋ stress relieved states. The results show the cladding interface of the S30403 ＋ Q345R roll-bonded clad steel plate has high shear strength, the base metal has good properties, and the mechanical properties of the steel plate head and tail are uniform. The performance is fully consistent with the technical requirements of the roll-bonded clad steel plate for pressure vessels.

Effect of Austenite Recrystallization on Microstructure and Properties of Q345 Steel

The Q345 plate steel austenite recrystallization behavior and strain accumulation during rolling were investigated through thermal simulation and rolling. The effect of the recrystallization behavior on the microstructure and properties of the steel was discussed and analyzed. The control principles of the pass reduction in the austenite recrystallization region and partial recrystallization region were established. It is found that to increase the thickness of intermediate billet in the finish temperature interval of 880-820℃ is favorable to grain refinement. The result has been applied to the industrial production of the 3 500 mm plate mill of Shougang Group. The average grain size of the steel plate conforms to ASTM No. 10-12, and the grade of band structure has been reduced to below 1.5.

含Nb微合金化Q345厚钢板组织结构及性能研究

研究了含Nb微合金化Q345厚钢板的组织结构、强度和低温冲击韧性。结果表明,Nb微合金元素的加入配合轧后加速冷却,提高了钢的淬透性,细化了晶粒,改变了钢的组织状态,在强度显著提高的同时保持了良好的低温冲击韧性。由于表面和心部冷却条件的差异性,表面形成了板条贝氏体为主的中温组织;心部形成了铁素体+索氏体的高温组织。从钢板表面到心部,强度呈下降趋势;低温冲击韧性呈上升趋势。

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·

Q345钢板冷弯裂纹产生的原因分析

利用金相显微镜、X射线衍射仪及电子探针等对Q345热轧钢板因冷弯产生的裂纹进行了系统检验分析。结果表明,Q345热轧钢板冷弯裂纹主要原因是残余应力集中和钢中大颗粒钙铝酸盐夹杂物。采用加热-冷弯工艺和提高钢纯洁度可避免Q345热轧钢板冷弯裂纹的产生。

细晶强化Q345中板的控轧控冷工艺研究

采用Q345连铸板坯,在首钢3300mm轧机上进行了中板细晶化实验,研究了轧制温度、变形量分配、待温时冷却方式和精轧中的强制冷却对板材组织性能的影响。结果表明,精轧开轧温度在870～910℃左右,同时待温期间采用水幕冷却,可使厚12mm板的铁素体晶粒达到9级以上,σs>420MPa;采用较低精轧开轧温度及终轧后水幕冷却,可使厚20mm板铁素体晶粒为8 5～9级,σs=370～380MPa;强化精轧段的水冷,可使厚20mm板铁素体晶粒达9级以上,σs>400MPa。

焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响

为研究焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响,对采用药芯焊丝半自动焊接后的8mm厚平板焊缝结构进行仿真模拟,在经验数值范围内设置不同的焊接工艺参数值,分析平板在横向和厚度方向的焊接残余应力分布情况。研究结果表明:横向的最大焊接残余应力分布在热影响区,且随着焊接速度的增大和焊接层间温度的降低而降低;沿厚度方向的最大焊接残余应力为115.92MPa,位于平板中间层,随着焊接速度的增大而先减小后增大;平板焊接在横向的残余应力远大于厚度方向的应力。根据焊接残余应力的变化情况,运用二元回归分析法对横向和厚度方向的最大焊接残余应力进行函数拟合与检验,并开展多因素拟合模型的分析,得到焊接速度和焊接层间温度对焊接残余应力的综合影响规律。通过研究残余应力的变化趋势可选定焊接残余应力最小时的工艺参数范围,实现焊接工艺参数优化。

低成本Q345钢高强度厚板的开发

采用TMCP工艺制备了厚度为85 mm的Q345高强度钢板,通过拉伸和冲击试验、组织及断口形貌观察等对其组织和性能进行了分析。结果表明:制备的Q345钢厚板的表面组织为多边形铁素体+大量贝氏体的混合组织,其余部位均为铁素体+珠光体组织,屈服强度达到320 MPa以上,伸长率在29%以上,冲击韧性良好;该钢不添加微合金元素,轧后不进行热处理,降低了生产成本,实现了强韧性的良好匹配。

淬火温度对45Mn2V/Q345复合锯片用钢组织性能的影响

测定了45Mn2V/Q345复合锯片用钢的力学性能,结合对显微组织及拉伸断口形貌的观察讨论了淬火温度对其组织性能的影响。结果表明:当淬火温度由860℃降至830℃时,试验钢的强度明显增加,伸长率有所降低,且拉伸断口上沿复合界面处产生了严重的分层现象。显微组织的观察显示,与860℃淬火试验钢相比,淬火温度为830℃时45Mn2V覆板的组织有所细化,硬度上升,由于此温度高于45Mn2V覆板的Ac3温度而低于Q345基板的Ac3温度,故Q345组织中出现了较多的铁素体,硬度相应降低,这导致两者的硬度差增加;此外,较低的淬火温度也降低了碳原子的扩散能力,使复合界面处的过渡层厚度变小。上述因素不仅使各层金属在拉伸过程中形成更大的不均匀变形,而且也加剧了复合界面处的应力集中,导致断口上产生更严重的分层。因此,为使45Mn2V/Q345复合钢板获得更优的综合力学性能,进而增加锯片的使用寿命,其淬火温度应略高于Q345基板的Ac3温度。

Q345钢板卷曲裂纹分析

对18 mm厚度规格的Q345热轧钢板卷曲裂纹试样进行了金相分析。结果表明,钢板板边存在严重的剪切缺陷(台阶和小裂纹)以及由冷剪切引起的性能变化(硬度增高、塑性降低)是导致钢板在卷曲过程中产生裂纹的主要原因。建议对冷剪切后的板边进行适当热处理,以消除冷剪切造成的不良影响。

Q345钢板焊接性能研究

针对Q345钢板的焊接性能进行化学分析、焊接试验、力学性能检测和金相分析的等一系列的试验及研究。试验结果表明Q35钢板不仅有好的力学性能 。

Q345钢热处理组织与性能研究

对Q345钢板进行热处理,研究了淬火温度和回火温度对Q345钢显微组织、室温拉伸和冲击性能的影响。结果表明,热轧态Q345钢板的组织为铁素体和珠光体,晶粒大小不一、形状不规则,同时还含有少量混晶组织;随着回火温度的升高,Q345钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率都呈先增加而后降低趋势;当900℃淬火+600℃回火时,Q345钢具有较好的综合力学性能。回火温度为200~680℃时,Q345钢的拉伸断口表现为韧性断裂特征;低温下回火(≤400℃),冲击断口表现为解理和准解理断裂特征,在600℃和680℃较高温度回火后,冲击断口为韧性断裂特征。

高韧性抗层状撕裂钢板Q345FTE-Z35的开发

通过Nb、V、Ti、Cu、Ni复合微合金化的成分设计,采用两阶段控制轧制生产工艺,八钢成功开发出风塔用Q345FTE-Z35钢板,在保证钢板强韧性的同时,获得了良好的抗层状撕裂性能,各项性能指标均满足国家标准要求。

硼对低合金Q345钢板组织和性能的影响

采用光学显微镜分析硼对低合金Q345钢板微观组织和物理性能的影响。结果表明，在其他条件基本一致的情况下，加入0．0017％硼对低合金Q345钢板的金相组织、力学性能、冲击性能和焊接性能影响均较小。

Q345钢宽展模型对中厚板轧制压力预算精度的影响

通过建立的实验中厚板轧制过程宽展计算模型,对Q345钢（/%：≤0.20C,≤1.60Mn,≤0.55Si）中厚板210 mm铸坯经10道次轧成48 mm板的各粗轧道次轧制压力进行预算,分析试验宽展模型和Besse宽展模型对中厚板轧制压力的影响。结果表明,在中厚板轧制开始2～3道次和终止9～10道次,实验宽展模型轧制压力预算精度较高,相对误差为0.26%～0.68%;轧制4～8道次,Besse宽展模型轧制压力预算精度较高,其相对误差为0.33%～11.79%,两模型第1道次的相对误差均为18.00%。

Q345钢中厚板热矫直变形抗力与弹性模量数学模型的研究

根据中厚板矫直力的理论公式和Q345钢22～40mm板500～630℃矫直的生产实测数据,以变形抗力和弹性模量数学模型中的待定系数为优化变量,以矫直力计算误差最小为目标函数,采用单纯形法对待定系数进行优化计算,建立了Q345钢中厚板矫直过程变形抗力和弹性模量数学模型,得出Q345钢中厚板在500～630℃矫直过程随温度(T)提高,变形抗力(σ_s)降低:σ_s=-1080.1+4.8547 T-0.0048115 T^2;随温度(T)提高,弹性模量(E)先增加后减少:E=(-6.4807×10~5)+2576.5 T-2.3875 T^2。结果表明,矫直力的计算值和测量值的相对误差小于5%。

低成本Q345系列厚钢板的控轧控冷(TMCP)工艺

以两种不同Mn含量的工业生产连铸板坯为原料,采取控轧控冷(TMCP)工艺,成功试制了20 mm厚低成本Q345钢板。研究表明,终冷温度显著影响试验钢的组织与性能,通过选择合适的终冷温度,两种试验钢的强韧性均能达到GB/T 1591-2008中Q345的要求。提出低成本Q345系列厚钢板的成分与工艺:Mn含量为0.9%(质量分数),两阶段轧制,精轧温度低于890℃,终轧温度为800～850℃,终冷温度为(600±20)℃。

退火后Q345钢板冷轧压下率与力学性能的关系

研究了退火后建筑结构Q345钢板冷轧压下率与力学性能的关系。结果表明:当冷轧压下率为60%、70%和80%时,冷轧压下率对试件的综合力学性能的影响不是特别明显,总体力学性能良好。随着压下率的不断增加,晶粒尺寸逐渐变小,组织结构得到不断的细化,试件经再结晶退火后组织特性被遗传了下来。

碳在热轧316L、310S奥氏体不锈钢-0.16%C Q345钢复合板界面的扩散行为

0.017%C 316L/0.076%C 310S钢与0.160%C Q345钢复合坯经1 200℃2 h加热,开轧1 150℃,终轧1 000℃,道次压下量20%~25%,轧制5道次,轧成试验用复合板。采用Thermo-Calc软件计算了复合板中不锈钢的伪二元平衡相图,得到了316L和310S钢在轧制温度下析出碳化物的临界碳含量分别为0.082%和0.076%,并利用菲克第二扩散定律对碳在热轧不锈钢-低碳钢复合板中的浓度分布进行分析计算,据此得出316L钢和310S钢碳的扩散距离分别为10μm和12μm(碳在316L钢中扩散距离为7μm),并与草酸腐蚀试验结果基本相符。复层用316L钢的复合板的耐蚀性优于310S钢。

厚度30mm以上Q345钢板表面辊印分析与改进

分析认为轧制厚规格Q345钢板产生表面辊印的原因是钢板尾部的下扣。介绍在加热温度、末道次压下量控制、咬钢以及轧制速度、雪橇档位控制等方面实施的改进与优化措施及其效果。