《钢铁产品开发范例课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢铁产品开发范例课件.ppt（34页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、低成本高质量Q345B/C生产 技术质量处,目 录,一、工艺研究理论基础二、以钛代锰工艺实践三、工艺实践结果对比四、经验分享,置换固溶强化和间隙式固溶强化及相互作用。Mn为置换固溶奥氏体形成元素。,与晶粒尺寸有关的强化效果以Hall-Petch公式计算。y=i+Ky*D-1/2y:屈服强度。i：阻止晶粒内位错移动的摩擦应力。,通过从饱和固溶体中一种成分的沉淀析出引起硬化。这种效果在含有强的碳化物形成元素的合金钢中效果较强，例如铌、钒、钛等。这些元素在变形的过程中析出，生成很细小的颗粒。这些颗粒位于分解的奥氏体和新生的铁素体之间的界面上。这些合金的碳化物颗粒产生高强度的显微组织。,一、工艺研究理
2、论基础,1、锰的强化机理研究,锰融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。,Ti：主要沉淀强化作用。在低碳钢中，钛的碳化物（TiC）和钛的碳氮化物（TiNC)通过沉淀强化提高强度。需考虑一些钛要消耗于形成不溶解的钛的氮化物TiN并且不参与沉淀强化，加入不大于0.025%的钛不能提高强度。钛对氧的高亲和力形成钛的氧化物，这个问题一般通过在加钛前用铝脱氧后实现。,2、钛元素强化机理,Ti
3、可以在1000 以上时固溶到奥氏体中，奥氏体冷却转变为铁素体与珠光体，Ti在钢中的固溶强化铁素体的作用大于Mn在钢中的固溶强化铁素体的作用。,奥氏体分解后，Ti能够以碳氮化物的形式析出，碳氮化钛作为第二相存在于钢中，起到钉扎作用，能够阻止晶粒的长大，从而产生细晶强化的作用。,在低碳钢中，当钛含量达到一定值时（一般可认为大于0.07%），由于金属间化合物拉氏相TiFe2的弥散析出，可以产生沉淀强化的作用。,Ti对奥氏体晶粒粗化温度的影响,从图中可以看出，合金元素的类型与含量对加热过程中奥氏体晶粒粗化温度有着巨大的影响。Nb、V、Ti三者中以钛的影响最大，能够使奥氏体晶粒粗化温度达到1210以上。
4、机理：细小的第二相沉淀对奥氏体晶粒边界起钉扎作用使钛钢具有高于1210的极高的晶粒粗化温度。,3、以钛代锰Q345B对带钢工艺性能的改善,提高冷弯性能，以钛代锰的Q345B通过大幅度降低Mn含量，降低了Mn偏析的危害，能够消除带钢中的带状组织，对提高带钢的冷弯性能有着巨大的贡献。,改善焊接性能，以钛代锰Q345B降低了碳当量与裂纹敏感系数，而且钢中的碳氮化钛可以抑制高温时的晶粒长大，能够阻碍焊接件热影响区的晶粒长大，从而改善焊接性能。,Ti对带钢工艺性能的贡献,带状组织：由于铸坯或钢锭所固有的枝晶偏析，在轧制延伸过程中，沿轧制方向铁素体和珠光体交替重叠的带状分布，称为带状组织。带状组织的危害：
5、带状组织的存在使钢的组织不均匀，并严重影响钢材性能，形成各向异性，降低钢的塑性、冲击韧性和断面收缩率。造成冷弯不合、加工废品率高等危害。,4、带状组织机理研究,天铁Q345B带状组织（4级）,1、研究背景：目前，国内钢铁企业中，低合金高强度钢Q345B/C普遍采用高锰（1.0%1.4%）无钛的成分设计，这种成分设计一方面使带钢成本偏高，另一方面使成品带状组织严重，冷加工过程易出现开裂现象。吉林建龙自主研发了低成本高质量以钛代锰工艺的Q345B/C低合金高强度热轧带钢，厚度规格为3.012.0mm。通过采用以微量的钛代替大量锰的成分设计理念，产品的性能优于常规Q345B/C，消除了成品带钢的带状
6、组织，韧脆转变温度达到-40，获得良好的冷弯等工艺性能，客户使用良好。,二、以钛代锰工艺实践,1、工艺设计理念：,TiC分解温度高，在1000以上才能缓慢熔入奥氏体中。,我公司常规Q345B化学成分与热轧工艺,常规Q345B化学成分,常规Q345B热轧工艺,2、以钛代锰工艺实践,3.以钛代锰Q345B的化学成分设计及热轧工艺,化学成分设计：,热轧工艺制度：,4、以钛代锰Q345B的生产工艺,炼钢生产工艺 在钛的各类化合物中，TiC粒子对沉淀强化的贡献最大，其他各类析出物对沉淀强化贡献不大。可见，为确保钛的沉淀强化效果，提高钛的利用率，要最大限度地降低钢中氧、硫、氮的含量。另外，由于钛微合金化Q
7、345B产品的组织和性能与成品板卷中TiC的含量有直接的关系，对于同样的钛含量，由于氧、硫、氮各元素含量的波动，将直接影响TiC的含量，导致最终产品性能的波动。因此，对于钛微合金化Q345B，为达到提高强度、稳定产品性能的目的，冶炼的关键环节是：降低钢中氧、硫、氮各元素的含量，同时将各元素稳定地控制在一定的范围。,炼钢分两种制程：制程A1：倒罐转炉冶炼吹氩 LF（加钛）制程B1：倒罐转炉冶炼吹氩（加钛）制程A1经过LF钢包炉处理。优点：可以缓解节奏压力，充分降低钢水中S成分，保证软吹时间，提高Ti铁吸收率。钢包炉处理过程中控制要点：避免钢水与空气接触，降低钢水增N、O量，加入钛铁前保证钢水中O
8、含量在10ppm以下，严格管控软吹时间。缺点：吨钢成本升高50元/吨。,制程B1：取消LF钢包炉工序，通过对铁水预处理、转炉冶炼、转炉氩站管控弥补LF炉工序。优点：缩短冶炼周期，提高生产率，降低冶炼成本。操作要点：铁水预处理扒渣干净，降低转炉回硫率，转炉冶炼终点稳定，确保终点命中率，出钢合金成分一次命中，出钢过程中减少下渣量，避免氩站补加合金，严格控制氩站氩气调节，严禁钢水与空气接触，钢种O含量10ppm以下加入钛铁合金，并保证氩站软吹时间。,连铸生产工艺,浇铸温度设定 浇铸温度过高容易使中心偏析加重，结晶器弯月面初生坯壳不均匀性增加，出结晶器坯壳变薄从而增加裂纹产生甚至拉漏的机会；浇铸温度过
9、低则钢水流动性差，保护渣熔化不好，两者都容易引起纵裂。连铸保护浇铸 为最大限度地减少和防止钢水受二次污染，确保铸坯质量，钛微合金化Q345B钢水连铸实行全过程保护浇铸，包括：钢包钢水保护、钢包长水口氩封、中间包钢水保护和浸入式水口等。中间包钢水采用中间包覆盖剂保护钢液面。,热轧生产工艺,制程A1工艺实践J2207639氩站工序控制情况：,LF炉工序控制,通过对钛的机理分析，钛对氧有较强的亲和力，极易形成钛的氧化物降低钛的吸收率。通过对过程氧的数据对比，我们制定了B1制程。,1、常规Q345B与以钛代锰Q345B对比,成本对比,制程A1可降低成本46.61元/吨，制程B1可降低成本79.49元/
10、吨。,三、工艺实践结果对比,物理性能对比,常规Q345B/C的物理性能,以钛代锰Q345B的物理性能,以Q345B、6.75mm厚度对比如上图。从上表可以看出，以钛代锰Q345B的物理性能完全满足国家标准对Q345B的的性能要求，且与常规Q345B处于相同质量水平。,冷弯性能,正常Q345B的冷弯试验尺寸要求为B=20mm，d=2a。我们选择更为严格的B=35mm，d=a的试验参数进行冷弯试验，试验结果如上图所示，冷弯后的带钢表面无任何裂纹。说明以钛代锰Q345B具有优异的冷弯性能。,正常Q345B的冷弯试验尺寸要求为B=20mm，d=2a。我们选择更为严格的B=35mm，d=a的试验参数进行
11、冷弯试验，试验结果如上图所示，冷弯后的带钢表面无任何裂纹。说明以钛代锰Q345B具有优异的冷弯性能。,金相组织对比,以钛代锰Q345B的金相组织：,2B108576显微组织,2B108579显微组织,常规Q345B的金相组织：,22103766常规Q345B显微组织,27102346常规Q345B显微组织,以钛代锰的Q345B与常规Q345B显微组织对比，可以明显的看出以钛代锰的Q345B在组成相、珠光体与铁素体的分布形式都明显优于常规的Q345B。同时，可以看出常规Q345B存在2.5-3级的带状组织，而以钛代锰Q345B完全消除了带状组织。,以钛代锰Q345B的晶粒度：,通过Ti（C，N）
12、粒子的钉扎作用，可以使带钢的晶粒度保证在1112级，细晶强化效果显著。而常规Q345B晶粒度波动较大，从10-13.5级。,铁素体基体分布的钛的碳、氮化物沉淀相，可以看出并不是特别多,从右图可知，钛的碳氮化物有部分析出，起到沉淀强化的作用。,综合对比分析：从以上对比分析可知，采用以钛代锰新工艺生产的Q345B钢带，不仅吨钢成本可降低46.61元，实现氩站加钛后更可吨钢实现降低成本约80元/吨。在成本降低的基础上，Q345B质量有大幅提升，影响冷加工性能的带状组织由2-3级降低为0.,氩站加钛保证条件：,四、经验分享,1、吉林建龙已具备大批量生产条件，订单具备开始批量生产。2、系统研究生产，系统研究工艺，系统研究强化机理。3、不同的强化机理可实现等量代替，实现成本和质量的双赢。4、以钛代锰新工艺可有效降低带状组织，提高冷加工性能。5、以钛代锰新工艺仍可在510L、L290等高锰钢中实现，可继续在保证质量的前提下降低成本。,降本增效吉林建龙一直在行动！,欢迎各位同行批评指正！,
