收藏本站
《东北大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高强度特厚钢板生产工艺研究与应用

李婧  
【摘要】:近年来,随着我国国民经济的快速发展以及超高层、大跨度钢结构建设项目的不断增加,机械和建筑用厚钢板的市场需求量越来越大,对钢板厚度规格要求不断增加,性能要求不断提高。本文结合某宽厚钢板联合研发中心建设项目中HSLA优质特厚板开发课题,以Q345和Q420级别钢为研究对象,通过基础理论研究、实验室模拟实验、变形过程力学分析和现场工业试制,对60-120mm Q345E和110mm Q420E特厚板生产工艺进行了研究。重点分析了轧制和热处理工艺对Q345和Q420厚板组织和性能的影响规律,实现实验室轧制工艺向现场应用的技术转移,对Q345特厚板现场试制过程中探伤合格率较低的原因进行分析,最终实现Q345级特厚板的工业化生产,成功试制出110mm Q420E高强度低合金钢产品。论文主要工作及研究成果如下: (1)以Q420钢厚板为研究对象,在Gleeble-2000热模拟机上进行了不同参数的实验,研究了变形温度、变形量和应变速率对Q420钢的动态再结晶行为和奥氏体热变形后等温保持时间里的静态再结晶行为的影响,建立了实验钢的变形抗力模型和静态再结晶动力学模型。采用一维隐式差分法和ANSYS有限元软件模拟特厚板粗轧过程中厚度方向温度场和应变场分布,结合高温再结晶行为实验结果来分析特厚板厚度方向不同位置的再结晶发生条件。 (2)通过对Q420特厚板连续冷却相变研究得出,随着冷却速度提高,铁素体相变开始转变温度降低,相变后铁素体晶粒细化;贝氏体开始转变温度先升高后降低,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,变形促进了碳原子扩散进而加速了铁素体相变,使相变温度升高,相变进程加快。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。实验钢在奥氏体未再结晶区变形,其冷速所达到范围内CCT曲线存在较宽的铁素体析出区域,变形组织为先共析铁素体+珠光体,因此,对于此钢种的开发,可以充分利用其连续冷却转变曲线的特点,综合利用细晶强化、相变强化方式来提高钢板的性能。 (3)研究了开轧温度、冷却速度等参数对Q345和Q420特厚板组织和性能影响规律和不同轧制方式对Q420特厚板组织和性能的影响。结果表明,采用TMCP工艺生产Q420特厚板时,在总压下率一定的情况下,加大未再结晶区总压下率,钢板的屈服强度提高,抗拉强度略有升高,断后伸长率略有降低,同时,钢板的冲击韧性得到改善,低温冲击韧性改善尤为显著。与UPR工艺轧制厚板相比,TMCP工艺钢板心部的强度和韧性明显提高,断后伸长率变化不大,这是由于奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区晶粒细化机理不同所致。 (4)与热轧态钢板相比,不同轧制工艺Q420钢板经正火热处理后,钢板的屈服强度降低,抗拉强度和断后伸长率变化不大,低温冲击韧性显著提高。相同轧制工艺条件下,钢板在实验温度范围内随着正火温度的降低,强度变化不大,但是韧性得到明显改善。这是由于正火温度降低,第二相粒子溶解析出数量较少,尺寸较小,奥氏体的晶粒长大较慢,两方面都对提高钢板韧性有利。钢板热处理前的轧制方式对热处理后钢板的性能影响不大,这是因为在实验正火温度范围内,奥氏体化后奥氏体晶粒尺寸差异较小所致。 (5)将实验室研究成果应用于现场,摸索出适合现有宽厚板生产线规格60~120mmQ345E特厚板生产工艺,采用C-Mn钢成分,两阶段控制的TMCP工艺,实现了稳定工业生产。经生产数据统计得出,此工艺生产厚板25万t,性能合格率达92%,探伤合格率达99.21%。确定了Q420钢的化学成分、热轧和热处理工艺参数,摸索出适合现场生产的Q420厚板最佳生产工艺,并在现场成功试制出110mm Q420E高强度低合金钢产品。 (6)在现场原有Q345级别特厚板TMCP成熟生产工艺的基础上,通过挖掘轧机设备潜力,提出微合金元素减量化、生产工序减量化的低速大压下特厚板生产工艺—UPR轧制工艺。对此工艺金属变形特点进行分析,采用连续速度场和上界功率法,运用积分中值定理和矢量内积的方法求解和分析轧制过程力能参数,对此工艺的可行性进行分析。通过现场试验证实该工艺生产的特厚板强韧性能匹配良好,在增加变形渗透性和均匀性、改善钢板内部质量的同时,使特厚板生产工艺轧制道次大大减少,缩短了轧制周期,提高生产效率。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG335.51

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王国栋,刘相华,朱伏先,刘振宇,杜林秀,刘彦春;新一代钢铁材料的研究开发现状和发展趋势[J];鞍钢技术;2005年04期
2 鹿内伸夫;李英兰;;TMCP厚板组织控制技术的最新进展和厚板产品的高性能化[J];鞍钢技术;2008年04期
3 许长金,钟成芬;厚板的控制轧制和控制冷却[J];鞍钢技术;1995年09期
4 张永嘉,黄锡镐;3号高炉炉壳钢板的研制[J];宝钢技术;1992年01期
5 王有铭,韦光;宽厚板的控制冷却[J];宝钢技术;1999年06期
6 张永嘉,郑磊;宝钢宽厚板开发研制十年回顾[J];宝钢技术;1998年03期
7 陈健就,贺达伦;现代化宽厚板厂控制轧制和控制冷却技术[J];宝钢技术;1999年02期
8 林武;张希旺;赵延阔;李红英;;Q345钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)[J];材料科学与工艺;2009年02期
9 魏岩,王昭东,韩冰,崔光洙,刘相华,王国栋;NbTi微合金钢奥氏体高温变形行为[J];东北大学学报;1997年02期
10 田村今男;;奥氏体热变形行为和形变热处理(一)[J];钢铁;1985年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张永军;金属材料内裂纹愈合过程的物理模拟与计算机模拟[D];北京科技大学;2003年
2 丁敬国;中厚板轧制过程软测量技术的研究与应用[D];东北大学 ;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 封常福;Ti-Nb微合金处理对Q345B厚钢板组织结构和性能的影响[D];山东大学;2007年
2 张彦睿;VN微合金化生产HRB500热轧带肋钢筋的试验研究[D];西安建筑科技大学;2007年
3 蔡得祥;宝钢特厚板用新锭型及相关工艺的研究[D];上海交通大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王国栋;姚圣杰;;超快速冷却工艺及其工业化实践[J];鞍钢技术;2009年06期
2 张鹏远;王晓峰;高玉明;马慧霞;庞兆夫;;管线钢板亚表面隐蔽式裂纹缺陷成因分析[J];鞍钢技术;2010年06期
3 刘玮;佟昕;韩姝红;;中厚板生产水幕冷却新技术探讨[J];鞍钢技术;2012年03期
4 侯宝锁;傅建详;;生态补偿研究[J];安徽农业科学;2008年34期
5 王锋;王永;;浅析“生态农业旅游”的正名[J];安徽农业科学;2010年05期
6 杨希;周圣坤;;公益林生态效益补偿研究综述[J];安徽农业科学;2010年21期
7 王红瑞,陈隽,王华东,阎伍玖;安徽省马鞍山市区域环境功能评价[J];安徽师大学报(哲学社会科学版);1994年03期
8 杨伟球;蒋宝南;姚剑亭;;气相色谱法测定土壤中六六六残留的两种方法研究[J];现代农业科技;2006年11期
9 王方,李维娟;SS400钢低温区流变应力的预测[J];鞍山科技大学学报;2004年04期
10 都元学,王瑛玮,刘庆伟;电站锅炉用耐热钢X10CrAl18板材的研制[J];鞍山科技大学学报;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐岩;刘菊;何伟;任庆荣;;过程控制系统对中厚板冷床区域跟踪方法[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
2 韩谦;马翠红;;3500mm中厚板轧机控制冷却系统[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
3 赵婷;;厚板轧机道次规程模型计算算法解析[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
4 赵婷;;中厚板剪切线切头剪改变粗切位置的实现[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
5 王新;陈小林;田士平;董占彬;田鹏;;超快冷技术在首秦宽厚板生产线上的应用[A];2011年全国中厚板生产技术交流会论文集[C];2011年
6 余伟;唐荻;蔡庆伍;刘涛;何春雨;;控轧控冷技术发展及在中厚板生产中的应用[A];2011年全国中厚板生产技术交流会论文集[C];2011年
7 张宇;潘鑫;郭慧英;;大厚度高层建筑用钢Q460E埋弧焊接头组织与性能-(1)组织[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
8 潘鑫;张宇;郭慧英;;大厚度高层建筑用钢Q460E埋弧焊接组织与性能-(2)性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
9 刘敬民;邹骥;周景博;李海萍;;北京生态城市建设研究总报告[A];2005课题调研成果汇编[C];2005年
10 段联合;;论地质学的实践[A];中国自然辩证法研究会地学哲学委员会第十届学术会议代表论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜宏瑶;中国湿地生态补偿机制研究[D];北京林业大学;2011年
2 文红;欠发达地区森林旅游开发的理论和实证研究[D];中南林业科技大学;2008年
3 余平;基于产业生态视角的产业竞争力分析[D];东华大学;2010年
4 金京淑;中国农业生态补偿研究[D];吉林大学;2011年
5 彭诗言;中国环境产业发展中的生态补偿问题研究[D];吉林大学;2011年
6 斯丽娟;甘肃生态补偿机制研究[D];兰州大学;2011年
7 王孔敬;三峡库区退耕还林政策绩效评估及后续制度创新研究[D];中央民族大学;2011年
8 白永利;民族地区矿产资源生态补偿法律问题研究[D];中央民族大学;2011年
9 李绍宏;高强韧冷作模具钢组织设计及组织控制研究[D];上海大学;2011年
10 蒋庆磊;800MPa高强钢GMAW接头组织性能及精细结构研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邵江婷;基于社区发展的我国农业生态补偿法律问题研究[D];华中农业大学;2010年
2 吴菲菲;流域内产业间生态补偿机制研究[D];山东农业大学;2010年
3 孙彦华;压气机常用马氏体不锈钢冲蚀及盐雾—冲蚀性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 赵璟寰;P2P文件存储系统负载均衡技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 蒋佳佳;滚切剪剪切机构研究及力学分析[D];湘潭大学;2010年
6 丁言峰;生态价值评估方法研究及实例分析[D];合肥工业大学;2010年
7 张春红;我国生态补偿横向转移支付动力研究和制度建构[D];南京财经大学;2010年
8 张莺;我国水污染责任保险研究[D];南京财经大学;2010年
9 齐菲;新型射孔枪用高强低合金钢的制备及强韧性的研究[D];天津理工大学;2010年
10 武奕成;生态文明视野下野生动物致害补偿制度研究[D];昆明理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵景晖;钢中白点及其形成机理[J];鞍钢技术;1997年02期
2 吴刚,刘文波;提高钢锭模使用寿命的研究[J];鞍钢技术;1999年02期
3 侯华兴,郭晓波,李文儒,沙孝春,赵林,鲁强;屈服强度550MPa级热轧卷板生产工艺及其组织性能的研究[J];鞍钢技术;2002年06期
4 张久信,王明微,谭佃龙;640MPa级直接热轧双相钢SX65的研制[J];鞍钢技术;1994年04期
5 贺达伦;现代化宽厚板厂高成材率确保技术[J];宝钢技术;2000年01期
6 吴立章;现代宽厚板厂的工艺和装备[J];宝钢技术;1999年01期
7 陈健就,贺达伦;现代化宽厚板厂控制轧制和控制冷却技术[J];宝钢技术;1999年02期
8 董超芳,李晓刚,沈卓身,褚武扬;热处理作用下碳钢氢腐蚀裂纹愈合规律[J];北京科技大学学报;2001年04期
9 梁勤欧,祝国瑞;基于克隆选择算法的布局分配问题研究[J];测绘通报;2004年11期
10 韦东滨,韩静涛,谢建新,胡海萍,贺毓辛;金属材料内部损伤愈合研究进展[J];材料导报;1999年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 贺秀丽;回火工艺对原油储罐用钢板组织结构和性能的影响[D];山东大学;2006年
2 周兰聚;控轧控冷与正火工艺对Q370qE钢板组织性能影响的研究[D];山东大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 熊创贤;张新明;蒋浩;仲莹莹;;热处理对Mg-Y-Mn-Sc合金显微组织演变的影响[J];特种铸造及有色合金;2006年03期
2 丁继盛;;美国伯利恒钢公司高强度低合金钢板生产技术的发展[J];轧钢;1987年04期
3 ;2007年12月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2008年02期
4 ;2008年1月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2008年03期
5 ;2008年5月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2008年07期
6 ;2006年7月份普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2006年09期
7 ;2007年11月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2008年01期
8 ;2008年10月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2008年12期
9 ;2009年9月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2009年11期
10 ;2009年10月普通中、厚、特厚板(卷)分国别(地区)进口情况[J];中国钢铁业;2009年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董健;刘宁;朱宝明;田树森;;GH4037轧制棒材探伤杂波的探讨[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年
2 孙玮;刘福义;;国外主要中厚板厂装备能力及生产技术发展概况[A];2009年全国中厚板生产技术研讨会论文集[C];2009年
3 姚戈;温井龙;;离合器膜片断裂分析[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(二)[C];2007年
4 张伟民;潘健生;钱初钧;李勇军;张戈;;热处理数值模拟与远程服务[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
5 刘肃人;;21世纪热处理的希望之星——真空热处理[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
6 张约品;夏海平;徐键;章建立;王金浩;;溶胶-凝胶法制备(BiGa)DyIG磁光薄膜的热处理晶化研究[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
7 温家伶;于有生;倪火炬;常明;李冬林;;硼、稀土对铁基合金激光熔敷层性能的影响[A];湖北省暨武汉焊接学会成立二十五周年2005年焊接学术年会文集[C];2005年
8 张娜;邵建中;;热处理对拒水拒油纺织品功能回复的作用[A];全国特种印花和特种整理学术交流会论文集[C];2006年
9 温家伶;于有生;倪火炬;常明;李冬林;;硼、稀土对铁基合金激光熔敷层性能的影响[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
10 钟家春;詹迎青;余兴江;刘孝波;;邻苯二甲腈预聚物反应性增塑PEN及其对GF/PEN性能影响[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 廖建国;日本表面处理钢板开发现状及展望[N];世界金属导报;2009年
2 赵明卫 王一伟 张小平;河北钢铁舞钢钢板出口年获退税4000余万元[N];中国冶金报;2011年
3 孙胜 朱永平;固定断腿的钢板咋会断裂了?[N];江苏法制报;2009年
4 本报记者 马斌 通讯员 邱桥荣;身装五块钢板 心有钢铁意志[N];闽西日报;2009年
5 许卫兵、孙学君、王翠艳、常云亮;唐钢 钢板薄了1毫米月增效益3000多万[N];唐山劳动日报;2009年
6 驻开发区记者 韩姝;铁岭新优特集团新产品销往俄罗斯[N];铁岭日报;2010年
7 江山 齐明宇 姚静松;“钢板大校”[N];人民日报;2009年
8 王玟;济钢中板厂成功生产2.3米宽钢板[N];中国船舶报;2008年
9 记者 甘丰录;钢板厚度公差新规生效[N];中国船舶报;2011年
10 林峪斌 吴兆军 孙宏梅;河北钢铁集团邯钢成功试轧国内首块LP钢板[N];中国冶金报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李婧;高强度特厚钢板生产工艺研究与应用[D];东北大学;2010年
2 周晓玲;磁场下中碳硅锰钢的扩散型相变研究[D];昆明理工大学;2009年
3 周宇;新型医用钛合金的制备、热机械加工工艺及表面生物活化研究[D];天津大学;2010年
4 何立子;Al-Mg-Si系合金组织性能[D];东北大学;2001年
5 吴会民;TiNi相变固支梁的冲击响应研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 朱明;形状记忆合金大尺寸单晶及其制备技术研究[D];上海大学;2009年
7 唐晓淑;热处理变形固定过程中杉木压缩木材的主成分变化及化学应力松弛[D];北京林业大学;2004年
8 朱世江;芒果采后热处理诱导抗冷性的生理生化机理研究[D];华南农业大学;2001年
9 刘秋香;压力作用下镁及镁铝合金的结构演化研究[D];燕山大学;2012年
10 罗自生;热处理诱导采后柿果抗冷性机理的研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹育盛;厚板剪切计算机系统优化的设计与实现[D];东北大学;2011年
2 张子义;离心铸造高速钢轧辊制造技术研究[D];西安建筑科技大学;2005年
3 李杰;热处理对7055合金组织和性能的影响[D];中南大学;2005年
4 谢志伟;聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的结晶行为和粘弹性研究[D];东华大学;2006年
5 樊明德;层状双氢氧化物中锌铜嵌入作用及其热处理结构演化[D];合肥工业大学;2006年
6 李长江;TA21钛合金管材研制[D];西安建筑科技大学;2006年
7 张博;热处理对SiC/AZ81镁合金基复合材料力学性能的影响[D];沈阳工业大学;2009年
8 蔡影祥;铸造高速钢轧辊的成分设计与热处理[D];辽宁工程技术大学;2003年
9 毕虎才;压铸镁合金件化学镀镍磷工艺、组织结构和性能研究[D];太原理工大学;2005年
10 周勇;铁、硅复合粉末的轧制成型与后续热处理[D];武汉理工大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026