Q345B無縫管加鈦的應(yīng)用
    Q345B無縫管是一種中等強(qiáng)度高韌性碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有抗低溫、抗塑性和易焊接等歸納力學(xué)功能，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件、建筑材料等各類結(jié)構(gòu)件。
  以往國內(nèi)出產(chǎn)Q345B無縫管普遍應(yīng)用的是C-Mn成分規(guī)劃思路，這就需要在出產(chǎn)30mm~35mm Q345B無縫管時(shí)經(jīng)過調(diào)理鋼中錳含量來改動歸納功能。但當(dāng)錳含量進(jìn)步至屈從強(qiáng)度滿意要求時(shí)，會呈現(xiàn)延伸率不合格的現(xiàn)象；而下降錳含量至延伸率滿意要求時(shí)，會呈現(xiàn)屈從強(qiáng)度不合格的現(xiàn)象，這就會導(dǎo)致板材合格率較低，形成較大經(jīng)濟(jì)損失。針對以上問題，我國某鋼企研究人員進(jìn)行自主開發(fā)，經(jīng)過對Q345B無縫管的成分規(guī)劃和工藝優(yōu)化，摒棄傳統(tǒng)C-Mn成分的規(guī)劃路線，提出了全新的鈦微合金化Q345B規(guī)劃思路，出產(chǎn)出的Q345B無縫管各項(xiàng)理化指標(biāo)徹底符合要求，取得了杰出效果，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
鈦強(qiáng)化機(jī)理。鈦是強(qiáng)碳化物形成元素，和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親和力。另外，鈦和硫的親和力大于鐵和硫的親和力，因此在含鈦鋼中優(yōu)先生成硫化鈦，下降了生成硫化鐵的幾率，可以削減鋼的熱脆性。鈦與氮形成的碳化物結(jié)合力極強(qiáng)、極安穩(wěn)、不易分化，只有當(dāng)加熱溫度達(dá)1000℃以上時(shí)，才開始緩慢地溶入固溶體中。在未溶入前，TiN微粒有阻撓鋼晶粒長大粗化的效果。鈦是極活潑的金屬元素，鈦還能與鐵和碳生成難溶的碳化物質(zhì)點(diǎn)，富集于鋼的晶界處，阻撓鋼的晶粒粗化，鈦也能溶入γ和α相中，形成固溶體，使鋼得到強(qiáng)化。在奧氏體中分出的TiN粒子因?yàn)镺stwald熟化而長大，粒子粗化動力學(xué)可由Wagner等式來描述。
  上述剖析闡明，鈦參加量過多，易形成粗大的Ti（C，N）夾雜物，可能對鋼的韌性不利。在保證功能要求的前提下，盡可能按下限操控鈦含量。這樣既能到達(dá)操控晶粒度，削減鋼中夾雜物，進(jìn)步鋼材質(zhì)量的目的，又可以下降本錢。
  化學(xué)成分規(guī)劃。錳可以改動鋼相變后的微觀安排，進(jìn)步韌性、下降韌脆轉(zhuǎn)變溫度；但錳含量過高會引起中心偏析和各向異性，對于連鑄機(jī)無電磁拌和與輕壓下的狀況，為削減錳的中心偏析和各向異性，錳含量應(yīng)該較原規(guī)劃下降。碳是低碳鋼中傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，鋼的強(qiáng)度隨碳含量的添加而進(jìn)步，降錳后進(jìn)步碳含量可以彌補(bǔ)因?yàn)樘己肯陆刀鴵p失的屈從強(qiáng)度。不同鈦含量對力學(xué)功能的影響如圖1所示。
  鈦含量小于0.045%時(shí)，隨著鈦含量的添加，鐵素體晶粒細(xì)化；鈦含量超過0.045%后，細(xì)化晶粒的效果不顯著；鈦微合金化鋼的強(qiáng)化機(jī)理主要是細(xì)晶強(qiáng)化和TiC的沉淀強(qiáng)化。在歸納考慮產(chǎn)品功能和鍛煉本錢的基礎(chǔ)上，將Q345B鋼中的錳含量目標(biāo)值由原來的1.40%下降至0.95%，參加0.04%左右的鈦，進(jìn)步0.01%的碳，其他元素含量保持原Q345B無縫管的規(guī)劃。Q345B鋼的鍛煉成分規(guī)劃見表1所示，力學(xué)功能要求見表2所示。
  工藝規(guī)劃。鈦微合金化Q345B無縫管的出產(chǎn)流程為：鐵水罐→120噸轉(zhuǎn)爐鍛煉→LF精粹→全程維護(hù)澆鑄→板坯精整→板坯加熱→操控軋制→制品。
  鍛煉選用120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，鍛煉周期為38分鐘~48分鐘之間，其間供氧時(shí)間為14分鐘~16分鐘，出鋼選用雙擋渣操作。全程底吹氬，結(jié)尾壓槍操作，保證轉(zhuǎn)爐結(jié)尾鋼水[C][O]積在平衡值附近；出鋼前測溫、取樣剖析鋼中化學(xué)成分，結(jié)尾溫度為1620℃~1680℃。
  精粹時(shí)間為30分鐘~35分鐘，鋼包出精粹位后軟吹氬時(shí)間5分鐘~8分鐘，連鑄中包鋼水過熱度在10℃～25℃的范圍內(nèi)。鈦鐵必須在鋼液用鋁充沛脫氧后才干參加，因?yàn)殁伜脱跤兄軓?qiáng)的親和力，否則形成的氧化鈦將下降有用鈦的含量，減小隨后鈦的沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的效果。鈦的收得率大于63%~68%。
  澆注選用立彎式連鑄機(jī)，大包開澆后，在中包10噸、14噸時(shí)測溫，正常澆鑄時(shí)鋼水的過熱度按25℃～35℃操控。維護(hù)澆注：操控好密封氬氣流量，加好中心包覆蓋劑并且每澆鑄五爐鋼中心包進(jìn)行排渣操作。
  為防止鈦合金鋼產(chǎn)生熱裝裂紋，要求鑄坯下線堆冷4小時(shí)，查驗(yàn)合格后供軋。
  鈦微合金化有助于提升鋼種功能
  顯微安排。研究人員調(diào)查在光學(xué)顯微鏡下調(diào)查到的同一厚度原成分與鈦微合金化的鋼板距離邊部1/4厚度處縱截面典型的顯微安排發(fā)現(xiàn)，安排均以鐵素體+珠光體組成，鈦微合金化晶粒度為9.5~10.5級，原成分的晶粒度為8.2~8.5級。使用鈦微合金化的鋼板晶粒度較小，證實(shí)鈦具有顯著的細(xì)化晶粒的效果，從而進(jìn)步鋼的強(qiáng)度和韌性。
  力學(xué)功能。按國標(biāo)GB2975-1982鋼材力學(xué)及工藝功能實(shí)驗(yàn)取樣規(guī)定以及國標(biāo)GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸實(shí)驗(yàn)辦法對鋼帶進(jìn)行了力學(xué)功能檢測，拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)悉數(shù)規(guī)格取橫向試樣。鈦微合金化功能。
  
  經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，選用鈦微合金化技術(shù)出產(chǎn)的Q345B無縫管屈從強(qiáng)度在350MPa~423MPa，抗拉強(qiáng)度496MPa~557MPa，伸長率24.5%~29.5%。功能均勻安穩(wěn)徹底滿意使用要求。鈦微合金化Q345B的安排均以鐵素體+珠光體組成，晶粒度為9.7~9.8級，晶粒均勻、細(xì)微；鈦具有一定的細(xì)化晶粒的效果。此外，進(jìn)行鈦合金化后，歸納功能合格率到達(dá)100%。