真空制坯热轧复合制备45钢、E690钢特厚复合板的工艺研究

摘要

在现代工业化进程中，特厚钢板在我国基础结构建设项目和大型装备制造业中市场需求量比较旺盛，在钢铁行业不景气的情况下，特厚板的生产和供应仍能为企业带来可观的经济效益。真空制坯热轧复合法制备特厚钢板作为一种低成本、高品质、环境友好型的制备技术被众多企业所推崇。目前已有多家钢铁企业应用真空制坯热轧复合法制备特厚钢板。然而由于高碳当量的钢种在采用真空电子束焊机焊接时会出现裂纹和缺陷，无法保证复合界面始终处于一个高真空的状态下等技术原因，其产品只限于低碳钢领域。在高强度、高等级、高技术含量和高附加值品种的特厚板逐渐成为钢厂的主打产品的趋势下，开发碳当量较高和合金元素含量较高的钢种特厚板制备技术显得尤为重要。
　　本文通过“南钢特厚坯制备技术装备和工艺开发研究”项目中对碳当量较高的钢种45钢和合金元素含量较高的钢种E690钢在真空制坯热轧复合法制备特厚板过程中的工艺进行研究，解决了真空电子束焊接时焊缝强度不达标的问题;得出了能有效提高E690钢特厚板力学性能的TMCP工艺。最终得出以下结论:
　　(1)45钢、E690钢真空电子束焊接过程中出现的贯穿裂纹可以通过调节焊接参数消除，焊缝组织中粗大的柱状晶和脆性组织不能通过调整焊接参数消除，这些组织导致坯料轧制时开裂。焊缝中添加金属填充物后合理设置焊接参数可以有效防止裂纹和缺陷的产生，改善焊接接头的脆性，得到满足轧制要求的焊接接头。
　　(2)45钢在直接焊接时焊缝区的组织为脆而硬的针状马氏体组织，加入金属填充物后，焊缝组织逐渐向板条状马氏体转变，在此基础上合理设置焊接参数，焊缝中生成以珠光体为主含有少量板条状马氏体的组织，焊接组织均匀、无缺陷、无裂纹。E690钢在直接焊接时焊缝区的组织为硬度较高的马氏体和贝氏体组织，焊缝强度低，加入金属填充物后，焊缝组织逐渐向板条状贝氏体转变，在此基础上合理设置焊接参数，焊缝组织以板条状贝氏体为主含有少量铁素体的组织，焊缝组织硬度得到了降低，无缺陷、无裂纹。
　　(3)利用真空制坯热轧复合法制备45钢、E690钢特厚复合钢板，特厚板试样界面结合性能优良。在压下率超过30％的情况下，界面结合强度不低于基体强度;随着压下率的增加，特厚板Z向抗拉强度、延伸率和断面收缩率都逐步提高，拉伸断口均位于基体上，界面夹杂物逐渐被碾碎直至消失。
　　(4)E690钢通过控制终轧温度可以明显细化奥氏体组织晶粒，采用TMCP工艺可以显著提高E690特厚钢板力学性能，改变组织结构，使钢板组织性能朝着预期的方向发展。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 特厚板的生产方法

1．3 真空制坯热轧复合法

1．3．1 真空制坯热轧复合法的起源和发展

1．3．2 真空制坯热轧复合法的工艺与理论

1．3．3 真空制坯热轧复合法的应用推广

1．4 45钢和E690的焊接理论

1．4．1 45钢和E690的焊接性能分析

1．4．2 焊接接头的形成及常见缺陷

1．4．3 电子束焊接的基本原理与工艺

1．5 本论文的研究背景、意义及研究内容

第2章 实验材料与方案

2．1 实验材料

2．2 实验方案

2．2．1 实验流程

2．2．2 电子束焊接工艺对复合板坯焊缝组织性能的影响

2．2．3 轧制工艺对特厚复合板组织性能的影响

2．2．4 TMCP工艺对E690特厚复合板组织性能的影响

2．3 组织与性能检测

第3章 不同电子束焊接工艺对焊缝组织性能的影响

3．1 焊接参数对焊缝强度的影响(不加金属填充物)

3．1．1 焊接参数的确定

3．1．2 焊缝组织性能分析

3．1．3 轧制验证

3．2 添加填充金属对焊缝强度的影响

3．2．1 焊接参数确定

3．2．2 焊缝组织性能分析

3．3 焊接参数对添加金属填充物焊缝强度的影响

3．3．1 焊接参数确定

3．3．2 焊缝组织性能分析

3．3．3 轧制验证

3．4 本章小结

第4章 压下率对45钢、E690钢特厚板组织性能的影响

4．1 压下率对45钢特厚板的组织性能影响

4．1．1 45钢特厚板复合界面的组织性能分析

4．1．2 45钢特厚板复合界面的力学性能分析

4．2 压下率对E690钢特厚板的组织性能影响

4．2．1 E690钢特厚板的组织性能 分析

4．2．2 E690钢特厚板复合界面的力学性能分析

4．3 本章小结

第5章 E690钢特厚板的TMCP工艺研究

5．1 E690钢的轧制制度工艺模拟

5．1．1 E690钢的终轧温工艺设计

5．1．2 E690钢的终轧温度对奥氏体晶粒细化的影响

5．2 E690钢特厚板的冷却工艺对组织性能的影响

5．2．1 E690钢的冷却速度对组织转变的影响

5．2．2 E690钢特厚板的冷却速度对力学性能的影响

5．3 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢