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AH60為安鋼自主研發(fā)的鐵素體珠光體型合金高強(qiáng)鋼，年產(chǎn)量在20萬噸左右。在3500 mm爐卷軋機(jī)和2800 mm中板軋機(jī)上軋制生產(chǎn)，采取嚴(yán)格的控軋控冷工藝以及合理的化學(xué)成分設(shè)計，添加一定量Nb，V微合金元素，確保了AH60鋼的強(qiáng)度和沖擊韌性等各項性能，強(qiáng)度分析級別達(dá)到Q460級。但在2013年，尤其是夏季，薄規(guī)格產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度出現(xiàn)波動，部分批次鋼板的屈服強(qiáng)度富余量較低甚至不合格。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)化學(xué)成分和控軋控冷工藝在生產(chǎn)中發(fā)生波動，導(dǎo)致鋼板屈服強(qiáng)度性能不合格，因此迫切需要穩(wěn)定薄規(guī)格AH60鋼板的生產(chǎn)工藝，保證屈服強(qiáng)度性能合格，增強(qiáng)安鋼保障該鋼種綜合性能的能力。
1.AH60鋼板屈服強(qiáng)度偏低原因分析
經(jīng)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)影響AH60鋼板屈服強(qiáng)度的因素主要有化學(xué)成分、軋制工藝和冷卻工藝。
1.1.化學(xué)成分
AH60鋼板采用Nb，V微合金化的成分設(shè)計以及控軋控冷工藝生產(chǎn)，其化學(xué)成分見表。Nb，V微合金化對提高強(qiáng)度的作用非常大，添加適量的Nb元素可以抑制奧氏體再結(jié)晶，擴(kuò)大鋼板在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制的溫度范圍，V元素起沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用，可以大幅度提高鋼板的強(qiáng)度指標(biāo)，因此，更好地發(fā)揮Nb，V微合金化的強(qiáng)化作用是保證強(qiáng)度的關(guān)鍵。本次成分體系設(shè)計中對N含量沒有規(guī)定，而相關(guān)文獻(xiàn)表明，N含量對含V鋼中V的強(qiáng)化效果有3個方面的重要影響：
(1) VN在奧氏體和鐵素體中的溶解度比VC幾乎低2個數(shù)量級，使得VN較VC更容易析出，起到析出強(qiáng)化作用；
(2) 增加N含量能夠提高VN的析出溫度，并增強(qiáng)其析出驅(qū)動力，使得VN在軋制過程中更容易析出，起到抑制奧氏體再結(jié)晶、阻止晶粒長大以及細(xì)化鐵素體的作用；
(3) 提高N含量可以擴(kuò)大V析出比例，且能夠細(xì)化析出相粒子尺寸，而加大析出相粒子比例和細(xì)化其尺寸都能提高強(qiáng)度，取得更好的析出強(qiáng)化效果。
通過對多批次AH60鋼板性能和化學(xué)成分進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，繪制出性能與N含量關(guān)系曲線，如圖所示。由圖中可見，AH60鋼板的屈服強(qiáng)度與N含量存在一定的線性關(guān)系，隨著N含量增加，屈服強(qiáng)度有所提高，若N含量由60 x 10-6提高到100 x 10-6，屈服強(qiáng)度的升幅接近20 MPa。而在本次化學(xué)成分體系設(shè)計中沒有對N含量加以控制，當(dāng)N含量不足時就削弱了V微合金化的強(qiáng)化效果，這是造成屈服強(qiáng)度偏低的原因之一。
1.2.軋制工藝
AH60鋼板采用再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)兩階段控制軋制工藝生產(chǎn)。板坯開軋溫度為1060℃左右，再結(jié)晶區(qū)軋制溫度控制在1000℃以上，通過軋制的反復(fù)結(jié)晶，充分細(xì)化奧氏體組織。再結(jié)晶區(qū)軋制完成后，中間坯空冷待溫。未再結(jié)晶區(qū)軋制溫度(即二次開軋溫度)在950℃以下，未再結(jié)晶區(qū)累積變形量大于50%。終軋溫度設(shè)定在850℃以下。終軋溫度較高時，則奧氏體在高溫下容易回復(fù)，儲存能降低，相變驅(qū)動力減小，使得相變后鐵素體晶粒粗大化，終軋溫度較低時，要盡可能低到接近Ar：相變溫度，使軋制過程產(chǎn)生的變形帶、位錯和晶粒壓扁保持至相變以后，相變后的晶粒得以細(xì)化。因此AH60鋼板的軋制工藝仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，可適當(dāng)降低未再結(jié)晶區(qū)開軋溫度和終軋溫度，以達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的目的。
1.3.冷卻工藝
由于AH60為Q460級鋼，強(qiáng)度級別較高，相對低合金系列鋼種，其合金添加量較大，在冷卻過程中極易出現(xiàn)板型和綜合性能問題。若層流冷卻上、下水比控制不當(dāng)，會導(dǎo)致上、下表面組織不一致，鋼板存在的組織應(yīng)力和變形應(yīng)力會使板型出現(xiàn)異常，若冷卻速度過大，鋼板中就會產(chǎn)生過多貝氏體組織或其他硬相組織，使鋼板韌性惡化。因此，合適的冷卻工藝對于保證鋼板板型和綜合性能至關(guān)重要。
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