楊 洋，安海春，蘇 磊， 吳功軍

（河鋼唐鋼型鋼廠， 河北 唐山 063014）

河鋼唐鋼大型線成功開(kāi)發(fā)300 mm級(jí)角鋼，該產(chǎn)品的應(yīng)用提高了電力鐵塔的負(fù)載強(qiáng)度，延長(zhǎng)了電力鐵塔的使用壽命，滿足國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)的需求，同時(shí)保證了工程的技術(shù)安全性和經(jīng)濟(jì)性，大大減少了鋼材用量，節(jié)約成本。隨著特高壓電網(wǎng)的建設(shè)項(xiàng)目蓬勃發(fā)展，大容量、長(zhǎng)距離、超高壓、特高壓的輸電線路越來(lái)越多，桿塔的荷載越來(lái)越大，且近年來(lái)南北方和偏遠(yuǎn)山區(qū)氣候變化異常惡劣，因此對(duì)大角鋼的強(qiáng)度、低溫沖擊韌性、成型性能和焊接性能的要求越來(lái)越嚴(yán)格。

1 軋制工藝對(duì)組織影響的研究

300 mm級(jí)角鋼采用V-N微合金化成分設(shè)計(jì)，在控制軋制工藝條件下，低碳V-N微合金化鋼通過(guò)控制軋制工藝參數(shù)，使固溶于奧氏體中的微合金化元素V、N，以釩的碳、氮化物的形式，在奧氏體晶界或晶內(nèi)、亞晶界處細(xì)小彌散的析出，起到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化的作用，最終得到均勻細(xì)小的鐵素體晶粒和珠光體球團(tuán)，進(jìn)而使得鋼具有高的強(qiáng)度、良好的低溫沖擊韌性、優(yōu)越的成型性能和良好的焊接性能等[1]。

1.1 加熱溫度對(duì)組織的影響

通過(guò)研究，圖1給出了不同加熱溫度時(shí)掃描電鏡下的組織形貌。由此可知，相同加熱時(shí)間的情況下，組織晶粒隨著加熱溫度的升高而變得粗大。在保證鋼鐵材料奧氏體均勻化的前提下，應(yīng)盡量采用較低的加熱溫度，減少加熱過(guò)程中奧氏體晶粒長(zhǎng)大。

1.2 開(kāi)軋溫度對(duì)組織的影響

圖1 不同加熱溫度下的SEM照片

圖2給出了950℃、1 050℃、1 150℃開(kāi)軋溫度下的組織形貌。由此可知，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，隨著開(kāi)軋溫度的降低，晶粒越來(lái)越細(xì)小。

1.3 終軋溫度對(duì)組織的影響

圖3為不同終軋溫度下的SEM照片，由此可見(jiàn)，組織是由細(xì)小的鐵素體和珠光體組成，可以看出，在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制時(shí)，隨著終軋溫度的降低，組織逐漸細(xì)化。

2 控制軋制工藝溫度參數(shù)制定

通過(guò)對(duì)V-N微合金化Q420B大規(guī)格角鋼加熱溫度、開(kāi)軋溫度和終軋溫度的試驗(yàn)研究，最終確定的溫度參數(shù)為：

圖2 不同開(kāi)軋溫度下的SEM照片

圖3 不同終軋溫度下的SEM照片

1）在相同加熱時(shí)間的情況下，隨著加熱溫度的升高，組織晶粒逐漸粗化。為了保證微合金化元素V形成細(xì)小彌散的VC、VN和V（C，N）顆粒，充分發(fā)揮第二相粒子的作用[2]，加熱溫度需要控制在1 150～1 260℃，并適當(dāng)保溫。

2）確定開(kāi)軋溫度時(shí)，必須以保證終軋溫度為依據(jù)，需要考慮軋制過(guò)程中的溫降。因此，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，確定開(kāi)軋溫度為1 050～1 150℃。

3）隨著終軋溫度的降低，組織逐漸細(xì)化。但是終軋溫度過(guò)低，鋼的變形抗力會(huì)很大，軋機(jī)負(fù)荷增大，且強(qiáng)度有降低的趨勢(shì)。因此，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中軋機(jī)組的軋制能力，確定終軋溫度為870～920℃。

3 控制軋制工藝壓下制度優(yōu)化

圖4是精軋時(shí)不同壓下率下的組織形貌，壓下率越大，晶粒越細(xì)小。這是因?yàn)樵趭W氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行大的變形，通過(guò)累積形變量，一方面可以提高鐵素體的形核驅(qū)動(dòng)力；另一方面，形變奧氏體晶粒被拉長(zhǎng)而使晶界面積增加，同時(shí)晶內(nèi)形成大量的形變帶、孿晶和位錯(cuò)等晶體缺陷，進(jìn)而增加了鐵素體的形核點(diǎn)，提高了形核率，使晶粒細(xì)化。

圖4 不同壓下率下的SEM照片

為了提高道次壓下率，對(duì)壓下制度進(jìn)行了優(yōu)化。以300 mm×28 mm角鋼為例，優(yōu)化前后粗軋機(jī)壓下量見(jiàn)表1，其中第2、5道次為空過(guò)道次，可看出，優(yōu)化壓下制度后，粗軋大壓下量軋制道次前移以達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。

表1 300 mm×28 mm角鋼軋制規(guī)程

4 力學(xué)性能過(guò)程能力分析

優(yōu)化溫度參數(shù)和壓下制度后，對(duì)軋制的30號(hào)Q420B角鋼，隨機(jī)取116組進(jìn)行力學(xué)性能分析，分析結(jié)果如圖 5，表明 30號(hào)（20～35 mm）規(guī)格 Q420B角鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和沖擊韌性的過(guò)程控制能力Cpk≥1.57，過(guò)程能力強(qiáng)。

圖5 30號(hào)角鋼20～35 mm厚度規(guī)格力學(xué)性能過(guò)程分析

5 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，通過(guò)終軋870～920℃低溫控制軋制和粗軋20%以上大壓下率控制，實(shí)現(xiàn)了300 mm級(jí)角鋼的控制軋制，獲得了良好的力學(xué)性能，達(dá)到了預(yù)期的效果。