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高强度结构钢板被广泛应用于工程机械和煤矿机械行业,厚度以4mm~80mm为主,其中20mm以下厚度钢板绝大多数被应用于工程机械行业。20mm以上厚度钢板主要为中厚板类产品,多数应用于煤矿机械行业。
目前国内在生产高强度结构钢板时,多采用TMCP或TMCP+回火的方式,且生产规格和级别均较低。对于较厚规格的Q690及以上级别产品,只有极少数企业通过加入较多的合金元素并使用调制的方式生产,而国外则大部分是以调质的方式生产。采用TMCP或TMCP+回火的方式较厚规格的Q690及以上级别产品时,得到的低温冲击功值较低,力学性能波动性较大。采用淬火+回火的调质方法生产,能够较好解决以上问题。利用其研发淬火机的优势,成功开发出Q690~Q960级别4mm~60mm厚高强度结构用调质产品,尤其是规格4mm~10mmQ690~Q960产品,填补了我国高强度结构用调质钢板薄规格生产的空白。
该类产品的特点主要体现在以下几个方面:
不同钢板厚度规格采用不同的化学成分体系
目前国内在生产调制产品时,对不同厚度规格的产品主要采用折中的化学成分。这样使得在生产薄规格产品时,由于钢板极易被淬透,从而造成了对资源的浪费。而在生产厚规格产品时,又由于加入的合金元素富余量不多,从而使由于厚度的增加而引起的“厚度效应”比较明显,性能的波动性较大。通过对不同厚度规格的产品采用不同的化学成分体系,在薄规格上尽量采取“以水代合金”的方法来减少合金元素的添加,在厚规格时通过合理的合金元素的添加来提高钢板的性能。
(2)不同钢板厚度规格采用不同淬火制度
长期以来,淬火制度对钢板性能的影响一直未被国内大多数钢厂重视。传统观点认为,淬火时只要在奥氏体温度以上保温一定时间即可。通过研究发现,钢板的淬火制度对后续的冷却过程有较大的影响。随着厚度规格的增加,淬火温度及其淬火保温时间也应当相应调整,才能既保证钢材充分奥氏体化,从而为得到良好的综合力学性能提供保障。
(3)适度细化原始奥氏体晶粒的思想
研究发现,细化原始奥氏体晶粒是提高高强结构用调质钢板低温冲击韧性的 途径,尤其是对于960MPa及其以上级别的产品更为明显。通过合金元素的合理添加和轧制、轧后冷却制度的控制,适度细化原始奥氏体晶粒,不但极大提高了其低温冲击韧性,而且还确保焊接时热影响区的急剧粗化而引起钢板性能的恶化。目前,该类产品正在南钢、涟钢得到推广,已初步取得成效,为实现低成本减量化的钢铁材料开发应用奠定了基础。
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河钢邯钢技术中心特钢研发中心以生产高附加值产品和定制化产品为抓手,不断加大品种开发力度,成功开发亚临界锅炉用高压锅炉管高强度钢板,拓展了高压锅炉管系列钢种范围,产品档次。截至目前,共生产4个批次500余吨高强度钢板,成功开发3家直供客户,其锅炉管产品已用于“哈锅”“上锅”等知名锅炉企业。
Q690D循环试验研究为了得到高强度钢材的滞回性能,对Q690D高强度结构钢材的单调和循环加载性能进行了试验研究.试验包括3个单调拉伸、3个单调压缩和10个不同加载制度的循环加载,得到了单调和循环加载的应力-应变曲线;分析了单调和循环加载下的宏观试验现象以及断口的电镜扫描结果.基于Ramberg-Osgood公式,对各种循环荷载下钢材的骨架曲线进行了拟合,得到了对于高强度结构钢材Q690D普遍适用的循环骨架曲线公式,并将其中的对称循环加载骨架曲线和单调加载曲线进行了比较;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定了材料模型参数,结合有限元程序ABAQUS对6种加载制度的循环加载试验进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合很好。
高强度钢板可用于200-300MW亚临界机组550摄氏度的高温管道中,使用环境恶劣,要求具备更良好的高温力学性能、组织稳定性以及抗腐蚀和氧化能力。该产品合金含量高,仅钼合金含量达0.5%左右。另外,由于碳含量位于包晶区,生产难度大。
为成功开发该产品,特钢研发中心成立了由技术专家牵头,技术主管和工程师共同组成的品种开发团队,结合一炼钢厂、大型轧钢厂技术人员等分析讨论技术难点、制订生产工艺。同时,结合业务人员对下游高压锅炉管客户进行走访了解到的信息,确定客户对产品的特性需求。多次与先进特钢企业进行工艺和实物对标,并结合生产设备情况,终确定一火成材工艺路线。
生产期间,技术中心和一炼钢厂、大型轧钢厂技术人员等盯守现场跟踪生产,严格执行预定的工艺方案。成品发往客户后,技术中心技术人员赴客户现场跟踪试用情况并提供技术支持。该客户试用效果良好,成品管各项检测指标均优于标准要求。
据了解,此前,公司已成功开发出优碳高压锅炉管20G,截至1月份,共生产2000吨,客户使用反馈效果良好。目前,公司正在开发更高级别的高压锅炉管12Cr1MoVG。
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