钒氮微合金化高强度厚壁h型钢工艺技术研究

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1、钢铁研究总院2008年博士研究生论文摘要本文采用有限元温度场模拟、V-N微合金化热模拟和实验室轧制模拟相结合的方法，研究了高强度厚壁H型钢的性能，提出了“精确控制形变工艺+Vr．N微合金化+TMCP技术’’相结合生产高强度厚壁H型钢的技术新思路，并在工业生产中得到了验证。利用大型有限元软件对控制轧制过程中温度场变化情况进行了模拟计算，探讨了半连续生产线上H型钢在控制轧制过程中截面温度场的分布及连续温度场的变化；通过热模拟技术研究了VN析出对力学性能的影响以及形变对VN析出的促进作用；根据VN的析出强化特性，将整个轧制过程分为高温形变和低温形变两个阶段，并在实验室轧机上研究了形变对V-N微合金

2、化钢轧后力学性能的影响；采用工业生产方法，验证了本研究获得的结果的可靠性。研究首次发现：通过精确控制形变工艺可以提高H型钢性能、减小截面性能的不均匀性。在控制轧制过程中，厚壁H型钢横截面的温度分布是不均匀的，内、外面之间存在温度差，且不均匀程度随着轧制道次的增加而趋于减小，不均匀温度的存在对生产过程控制和产品的截面性能均匀性有较大影响。形变可以促进试样在高温阶段反复再结晶，并加快v(c，N)粒子在低温阶段的析出。当高温阶段形变率大于50％时，可促进动态再结晶的发生，细化原始奥氏体晶粒；当低温阶段形变率大于15％时，可促进V(C，N)粒子的析出，增加晶内铁素体的生核。依此形变规律进行的工业验证

3、结果显示：厚壁H型钢性能得到提高，截面性能不均匀性得到明显改善。研究发现：V-N微合金化技术是改善厚壁H型钢截面性能均匀性的重要手段。通过采用V-N微合金化技术，轧制后试样的晶粒尺寸得到了细化。轧后空冷的H型钢中发现有第二相粒子v(c，N)的析出，粒子主要分布在基体铁素体中，一部分弥散分布在珠光体片层间的铁素体内、晶界及位错上，同时还存在少量相间析出。析出的第二相粒子尺寸细小，分布均匀，在轧后空冷过程中成为相变初期晶内铁素体的异质形核核心，或者起到钉扎晶界、钉扎位错的作用，细化晶粒。v(c，N)粒子的析出特点是：从翼缘边部到R角处逐渐增加，析出粒子的平均尺寸逐渐减小，R角处析出粒子最多。v(

4、c，N)的析出量不同对基体产生的析出强化作用也不同，在R处的析出强化作用相对最为显著，在一定程度上弥补了温度场的不均匀分布所造成的性能损失。综合研究结果发现，采用“精确控制形变工艺+V-N微合金化+TMCP技术"相结合的复合技术，可有效提高厚壁H型钢的轧后力学性能，改善截面组织和性能的不均匀性，弥补形变量不足带来的性能损失，是开发高性能厚壁H型钢产品的有效途径。关键词：厚壁H型钢，数值模拟，再结晶，V(C，N)，形变工艺lAbstractThepropertiesofdomestichighstrengthheavy-sectionH-beamwerestudiedbyusingnumeri

5、calmodeling，thermalsimulationanddeformationmodelingmethods，andpresentedanewideatoproducehighstrengthheavy-sectionH．beam，whichcombinesthedeformationprocesswithmicro—alloyingtechnologywithelementsVandNandTMCPtechnique,andtheideawastestedandverifiedinindustrialproduction．Simulatingcalculationoftempera

6、turefieldduringcontrolledrollingwasdoneusingANSYS／LS—DYNAcommercialsoftware，discussedthedistributionandtransformingoftemperaturefieldinmiddlesectionduringcontrolledrollingofH·beamonsemi—continuousproductionline．ThethermalsimulationwasusedtostudytheimprovingofdeformationonV-Nalloytoprecipitate．Thewh

7、olerollingprocesscanbedividedintotwostepsofhighandlowtemperaturedeformationwhichwasbasedontheprecipitationcharacterizeofV-Nalloy,andtheeffectofdeformationonafter-rollingpropertieswasstudiedonexperimentalrol