乔曾山

【摘 要】随着我国的科技水平持续提升，钢结构市场对于钢材的需求量也愈发的增加。现阶段，我国的钢结构当中，建筑钢材所占的比例还不足全国钢材总产量的2%，大大落后于欧美等发达国家。虽然我国在钢结构产业具有极大的发展空间以及应用领域，但是在钢结构用钢以及未来发展方向还十分迷茫。而以往的建筑用钢已经难以满足国内现阶段的发展需求，急需研发出一批具备高强度、高韧性、优良抗震性能的结构用钢。本文通过对其配置成分以及制作工艺的设计展开深入研究，为开发高性能钢板提供重要的参考依据。

【关键词】热钆钢板；轧制技术；低合金高强度

低合金高强度钢是用于制造生产冲压、焊接产品的主要结构材料，并且其在国民经济当中都有着极为广泛的使用，例如民用建筑、桥梁架设、船舶制造、农业机械生产等领域都使用极多。低合金钢板的最主要性能是强度极高，在高低温时的可塑性以及韧性都较为优秀，焊接性较好，脆性转变温度较低。为保障低合金钢材的良好发展，我们需要不断提升屈服极限，保障其优良的焊接性能，通过持续提升钢材的脆性断裂强度以及韧性断裂强度来增加产品的使用周期以及安全性能。

一、钢材轧制的简述

最近几年对于低碳钢材的机械性能以及可加工性的要求越来越高，这也更加突出要求我们需要加强对于使用轧制技术来制造低合金高强度钢材的研究力度，控制轧制是保障可以有效获取细小铁素体晶粒的加热轧制技术，其主要是通过中温区热轧生成细小的再结晶奥氏体变形从而使得铁素体晶粒增多，控制轧制可以极大的细化晶粒，利用弥散强化效应，通过在钢材内部形成有利的亚结构，从而可以获得较高的强度以及良好的韧性，而钢材的性能均为处于热轧状态下，未经热处理获得的[1]。

二、轧制低合金高强度钢板的重要步骤

（一）配置成分的控制：

由于低合金高强度钢板的精轧机组需要受到较大的轧制力以及较大的轧机电机电流，使得低合金高强度钢板通常难以进行热轧。而使用铌、钒以及硅进行强化钢材的时候，这种情况发生的概率较高。

对于钢材当中的C、Si、Mn、P、S、Al等元素的占有比例将需要严格的把控，而在这些元素当中最重要的是要控制铌以及钒的含量，通过加入钒和铌来提升钢材的屈服强度，而且这两种元素可以有效的帮助晶粒细化，但是要注意考虑轧机的最大承受能力，以此为基础来控制铌和钒的含量。这些元素只有在板柸加热的时候才可以溶解于钢材之中。而只有在高温溶解的铌和钒才能依靠晶粒细化以及沉淀硬化来对钢材进行强化。由于钒在奥氏体当中的溶解度较高，所以精轧时的VN沉淀通常可以忽略，而且轧制时残留的沉淀在冷却的时候会沉淀在铁素体当中，并且其中的沉淀物十分细小，可以有效的提升铁素体的沉淀硬化效果，如果在结合利用锰以及硅的固溶体硬化能力，将会极大的提升钢材的屈服强度。

（二）对于硫化物的形态控制：

为避免影响到热轧钢板的性能，我们注意对钢材当中存在的硫化物进行清除或者形态控制。通常可以使用稀土金属元素或者含有铈合金的物质来控制钢材当中硫化物的形态，也可以使用镁来降低硫元素的含量，有时也可以使用含钙物质来控制硫化物的形态。而一般我们将硫化物的形态分成三类，A型是以球状分散析出的、B型是晶界上细而连续的共晶形、C型是以角型分散析出的。其中B、C两种形态的硫化物对于钢材的冲击值、拉伸程度、热加工性能等都具有有不利的影响，并且极易生成氢从而引发裂纹。钙元素可以有效的控制钢材当中的硫化物形态，但是一定要更加注意对于钙添加的用量，过度的使用会使得钢材产生集聚状的非金属杂质，从而造成钢材的韧性降低。

（三）轧制的控制：

通过控制轧制技术可以有效的提升钢材的冲击性能，同时也会极大的提升其成型性。而这种控制方法主要还是以控制细晶铁素体作为基础的，而只有一小部分是分散存在的珠光体。在轧制的第一阶段需要进行高温轧制，在这个过程当中，变形和再结晶是同步进行的。为保证每次奥氏体晶体细化后可以进行再结晶，需要保证其变形量要达到最大。而第二阶段是中温轧制，主要是对奥氏体的低温部分进行变形。轧制后的铁素体晶粒的大小将会影响到脆性轉变温度，所以要更加注意总形变量的控制。到了第三阶段则是需要奥氏体和铁素体两相区发生变形。在该阶段钢材的强度、转变温度、冲击韧性都会发生极大的改善，而这种剧烈的改变将会极大的拉长铁素体晶粒，从而促使脆性转变温度的下降。

三、几种较为常见的低合金高强度钢板的轧制技术

一般情况下为增强钢材的韧性，通常都会使用正火、淬火、回火等热处理的方法来进行，但是由于这些热处理的方法大多都难以保证生产的效率，再加上这些方法所生产出来的钢材大多数的屈服比都偏高，而且还需要考虑快速冷却、双向轧制等问题，有的还可能需要额外向钢材当中添加Mo、Ni等元素来提升钢材的性能，这样传统的生产方式不仅仅极大的影响到了生产效率，而且还增加了生产成本，不利于增强其在钢材市场的竞争力[4]。

（一）低温且韧性强、低屈服度的轧制技术：

日本的神户制钢研究出了一种通过在生产钢材时加入Nb的热轧技术，首先需要将钢材加热到1150℃以上，令其中的Nb的碳氮化物可以完全溶解，保持这个温度30分钟以上，然后再奥氏体相区结束终轧，其中终轧温度需要在850℃以上，这样可以有效的保证奥氏体晶粒更好的细化。在轧制完成之后需要在15℃下进行快速冷却，然后再在550-680℃的温度下完成卷取，其中Nb可以有效的帮助奥氏体晶粒细化，从而有效的降低铁素体的相变温度，保证在轧制的过程当中可以获得细小的铁素体、贝氏体以及少部分的珠光体共同组成的混合物，从而增加钢板的低温韧性和有效的降低其屈服比。

（二）可加工性强的高强度热轧钢板：

随着经济社会的不断发展，人们人们对于车辆的要求也越来越高，为保证可以有效的通过减轻车辆重量来减少油耗的目的，对于钢板的轻量化以及安全性、可靠性也提出了更高的要求。传统的添加Nb、Ti、V等特殊元素的生产方法，会增加生产成本，而且该种方法生产出来的钢板延伸性能较弱[2]，在加工时极容易产生裂纹，并且其焊接时受到热影响所产生的软化现象较为明显[3]。而新日铁对于这些问题都进行深入研究，通过向C-Si-Mn一类型的钢材当中加入微量的Nb，来有效的改善钢板的延伸性以及焊接热影响的壁厚。在加热的时候要保持温度在1100℃之上，在完成轧制进行焊接的时候，通过再加热析出硬化来抑制软化现象。在降低温度时奥氏体向铁素体转变的过程当中铁素体会生成核从而有效的帮助铁素体的晶粒细化，从而提升钢板的延伸性。精轧的前三次最少都需要40%以上的高压下率，尽可能增加再结晶的次数，在轧制之后的双相共存区要以45-100C/s的速度进行冷却，当冷却到300-500℃的时候最容易得到合适的铁素体和贝氏体双向组织.通过这种方法可以获得多边形的细小铁素体晶粒以及贝氏体双相组织的钢板，可以极大的提升钢材的强度，增强钢板的延伸性。

四、小结

对于钢板的轧制生产的研究，在钢材的生产活动当中具有极大的意义，通过不断提升轧制技术的水平，有效的提升钢板的延伸性、强度、冲击性，提升我国的钢材性能，提升钢板在市场竞争能力。

【参考文献】

[1]热轧钢板、热轧钢板的生产装置和热轧钢板的生产方法[J]. 柳钢科技. 2014（02）

[2]钢材性能柔性化与柔性轧制技术[J]. 刘相华，王国栋，杜林秀，刘振宇.钢铁. 2006（11）

[3]高强度钢板热冲压材料性能研究及在车身设计中的应用[J]. 马宁，申国哲，张宗华，孙宏图，胡平.机械工程学报. 2011（08）

[4]我国轧钢生产技术发展与节能降耗研究[J]. 赵如意.科技视界. 2014（25）