本钢厚规格Q550D-MC钢种的研制开发

姜育男

(本钢热连轧厂,辽宁 本溪 117000)

本钢厚规格Q550D-MC钢种的研制开发

姜育男

(本钢热连轧厂,辽宁 本溪 117000)

介绍了本钢2300热连轧机组厚规格Q550D-MC热轧高强度卷板的产品设计、冶炼、轧制工艺和性能情况。结果表明，采用低碳、铌钛微合金化和适当的控轧控冷技术，使开发的16mm厚度规格 Q550D-MC热轧高强度卷板在具有高强度的同时，又兼有优良的低温冲击韧性；通过纯净钢的冶炼技术，使钢板具有良好的焊接和抗疲劳性能，完全满足车辆及工程机械等领域用钢的要求。

Q550D-MC； 高强度； 热轧卷板

随着工程机械向大型化、轻量化及重载荷等方向的发展，焊接用高强度结构用钢的使用比例和各方面要求也一直在提高。由于提高了强度，故而钢材的厚度、重量以及总成本均可降低。对于制造车辆部件、起重运输设备和其它移动设备的企业而言，减轻钢材的重量在降低产品生产成本的同时，还能提高有效载荷，进而使产品具有更强的竞争力。本钢采用低碳以及添加适量的微合金元素铌和钛，同时利用合理的控轧控冷技术，充分发挥Nb、Ti的细化晶粒和沉淀强化及析出强化效应，成功在2300热连轧机组上开发出16mm厚度规格的Q550D-MC高强度热轧卷板。Q550D-MC热轧高强度卷板在具有高强度的同时，又兼有优良的低温冲击韧性，在-20℃时冲击韧性良好，由于低碳的成分设计，此钢种兼具有良好的焊接和冷弯性能，可广泛应用于车辆及工程机械等领域。

1 主要技术指标

厚规格Q550D-MC热轧卷板的力学性能、工艺性能以及化学成分要求见表1、表2。

表1 Q550D-MC的力学和工艺性能

注：拉伸试验取横向试样，冲击试验取纵向试样。

表2 Q550D-MC化学成分

2 成分设计

成分设计上，为了兼顾强度、韧性与焊接性能要求，采用了低碳、低硫设计；同时对硫化物的球化处理以及Nb、Ti复合微合金化的手段来控制强度及韧性。

碳：碳含量0.04%～0.06%，低碳设计可以保证钢板在具有良好的韧性同时还具有优良的焊接性能。

铌：在细化晶粒和沉淀强化方面，铌具有显著的作用。固溶状态的铌延迟热变形过程中静态和动态再结晶和奥氏体向铁素体的相变，因此可提高再结晶温度〔1〕，再利用控轧控冷技术，可有效的细化晶粒，改善因析出强化造成的韧性降低，从而使钢板获得高强度、高韧性的综合性能。

钛：钢中Ti含量的加入主要是通过TiC的析出强化作用来提高强度，同时可降低合金成本，但要保证较低的N含量来保证有效Ti的析出强化。

3 工业试制

3.1 冶炼工艺

对铁水进行预处理，精炼采用LF炉进行精炼，同时喂硅钙线500米，保证夹杂物的充分球化效果。具体化学成分控制情况见表3。由表3可以看出钢板的碳当量和焊接裂纹敏感性指数均处于较低水平，表明钢板具有优良的焊接性能。

3.2 轧制工艺

3.2.1 控制轧制与控制冷却工艺要点

加热温度控制在1180℃～1250℃左右，保证合金元素充分固溶，在后续轧制及冷却过程中析出来达到提高强度的目的，同时轧制过程中增加粗轧前两道次的变形量，粗轧最后一道次变形量大于一定比例，增加中间坯厚度及严格限制进精轧温度。

3.3.2 主要工艺参数的设计

为充分发挥细晶、析出和相变强化机制，工艺参数的控制对钢板力学性能具有很大影响。在轧制过程中，通过缩小加热温度、终轧温度、变形量、冷却速度以及卷取温度等工艺参数的窗口来保证性能的稳定。

表3 化学成分/%

⑴ 加热温度的设计

Q550D-MC是以析出强化为主的高Ti钢，其高强度主要源于TiC、NbC等析出物，因此选择了1240℃较高的加热温度

(2)轧制工艺设计

由于此厚度较厚，同时未添加提高淬透性的Mo、Cr等合金元素，因此对厚规格产品的轧制工艺进行控制，增加粗轧前两道次的压下量，同时增大粗轧最后一道次的压下率，同时严格限制进精轧温度在1050℃以下。

4 结果与分析

4.1 力学性能和工艺性能

对批量生产的35批钢卷的力学性能进行分析，结果见表4。

表4 Q550D-MC力学性能和工艺性能检验结果

注：拉伸试验为横向试样、冲击试验为纵向试样，冲击试验采用半试样时冲击功标准值≥23.5J。

通过表4可见，钢材的各项性能指标完全符合标准要求，这说明成分设计合理，波动较小，各合金元素能充分固溶并以C、N化物的形式完全析出，使强度达到了强度标准并且波动范围较小，数据重现性较好，同时冲击性能有较大的富余量，标准要求-20℃冲击≥47J，实际冲击韧性远超标准要求。

4.2 系列冲击试验

为了解Q550D-MC卷板的韧性水平，进行了系列冲击试验。图2为厚度16.0mm的Q550D-MC系列冲击功曲线，试样尺寸为10×10×55mm。由图1可见，在-40℃下，此钢种冲击韧性仍未达到韧脆转变点，冲击功仍可达到60J以上，具有良好的低温冲击韧性，在低温服役条件下具有较大的安全性。

图1 Q550D-MC系列冲击功曲线

4.3 金相组织

由表5可以得出Q550D-MC钢板的组织以铁素体+贝氏体组织为主。夹杂物最高1.0级，对后续成型及抗疲劳性能有利，晶粒度为13级，组织均匀、细小，此组织有利于得到Q550D钢种较高的强度和良好的低温韧性。

表5 Q550D-MC金相检验结果

图2 Q550D-MC金相组织

5 结论

(1)本钢2300机组生产的Q550D-MC热轧高强度卷板在化学成分设计充分考虑了强韧性的配，同时考虑了对后续成型及焊接性能的影响，成分设计合理；

(2)热轧工艺控制上，利用粗轧前两道次的大压下量及最后一道次的大压下率，使原始奥氏体晶粒充分细化，同时对进精轧温度进行控制，保证精轧过程在再结晶温度以下进行，进一步细化晶粒，提高强度的同时兼具良好的低温韧性。

(3)在不添加Mo、Cr等淬透性元素的前提下，通过合理的轧制工艺设计，使生产的成品力学性能稳定，同时大幅降低生产成本，具有广阔的市场推广空间。

〔1〕 王有铭，李曼云. 钢材的控制轧制和控制冷却〔M〕.北京： 冶金工业出版社， 1995.

〔2〕 沈凯，李自刚等. 轧制温度制度对一种高强度耐候钢性能影响研究〔J〕. 宝钢技术, 2007,(2)：18-21.

Research and Development of Q550D-MC Thick Plate for Benxi Steel

JIANG Yu-nan

(Hot-rollingMill,BenxiSteel,Benxi,Liaoning, 117000,China)

The paper introduces the products design, smelting and rolling process of hot rolled high strength coil Q550D-MC thick plate on the 2300 hot rolls mill. The results show that it makes the developed high strength strip Q550D-MC with thickness 16mm not only own high strength, but also have good low temperature impact toughness, that if we carry out the low carbon Nb,Ti micro alloying and appropriate controlled rolling and controlled cooling technology. At the same time, by using the clean steel smelting technology, the products have good low temperature impact toughness, weldability and cold bending performance, and have been widely used in engineering machinery, vehicles and other field.

Q550D-MC; High strength; Hot rolled strip

10.3969/j.issn.1008-3723.2017.01.005

(j)cnki 1008-3723 2017.01.005

2016-11-28

姜育男(1972-)，男，辽宁本溪人，本钢热轧厂高级工程师.

TG142

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