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釩鋼的熱機械控制工藝:第三代TMCP工藝

第三代TMCP工藝是針對占鋼產(chǎn)量50%以上的長形鋼材,特別是針對大截面H型鋼的生產(chǎn)工藝特點而開發(fā)的一項工藝冶金技術(shù)。

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以翼緣厚度超過80mm的大截面H型鋼為例,介紹一下第三代TMCP工藝特點。以前,建筑用大厚度箱式柱都是采用厚鋼板通過焊接方法組裝而成的,如果能用軋制方法,直接生產(chǎn)出大截面(翼緣厚度大于80mm)H型鋼,用H型鋼直接作為建筑結(jié)構(gòu)的箱式柱,不但減少焊接,而且可靠性提高,施工效率提高,因此近年來在高層建筑的立柱中應(yīng)用不斷增加。

在制造大截面特厚H型鋼時,由于萬能軋機的軋制力相對較小,每道次的形變量1%~10%也較小,因此不可能像軋制厚鋼板那樣采用大軋制力、大壓下的控制軋制技術(shù)(TMCP),導(dǎo)致大截面H型鋼的組織不能充分細化,無法達到抗震性能所要求的韌性。

為克服H型鋼制造工藝的局限性,采用了最大限度發(fā)揮夾雜物(析出物)促進鐵素體相變的功能,開發(fā)了與傳統(tǒng)TMCP不同的一種新型TMCP工藝,采用此工藝能制造出與用厚鋼板制造的箱式柱韌性相當?shù)闹锰睾?/span>H型鋼。如果把控制軋制方法稱為第一代TMCP,把控制軋制+控制冷卻方法稱為第二代TMCP,則開發(fā)的新型TMCP工藝就稱為第三代TMCP工藝。第三代TMCP工藝示于圖1。

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1  第三代TMCP工藝示意圖

由圖1可以看出,第三代TMCP工藝適用于采用V-N微合金化的高強度低合金鋼,整個軋制過程由兩個冶金階段組成。再加熱溫度希望盡可能低,以獲得均勻細小的奧氏體晶粒。第一階段是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制,通過形變-再結(jié)晶的反復(fù)進行,獲得盡可能細的奧氏體晶粒。緊接著的第二階段軋制是在VN析出溫度區(qū)間,即VN析出的鼻子溫度區(qū)間進行,促進VN在奧氏體晶界和晶內(nèi)析出,在隨后的加速冷卻過程中在奧氏體晶界和晶內(nèi)以VN粒子為核心生成大量鐵素體,細化鋼的最終組織。

在第三代TMCP工藝中,奧氏體晶粒尺寸對最終組織的細化起很重要的作用,如圖2所示。通過再加熱溫度的控制和奧氏體的反復(fù)再結(jié)晶,使奧氏體晶粒盡可能細化。細化了的奧氏體,增加了奧氏體的晶界面積,導(dǎo)致晶界鐵素體的數(shù)量密度增加,最終細化鐵素體晶粒。

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2  奧氏體晶粒尺寸對V-N700℃等溫轉(zhuǎn)變時晶界鐵素體密度的影響

采用第三代TMCP工藝的主要優(yōu)點是提高V-N鋼的性能,如圖3所示,與普通工藝相比,采用第三代TMCP工藝細化了微觀組織,使V-N鋼的屈服強度和0℃夏比沖擊功同時顯著提高。采用第三代TMCP工藝生產(chǎn)的大截面厚壁H型鋼具有與厚鋼板同樣的優(yōu)異性能。

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3  第三代TMCP工藝對V-N鋼性能的影響



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