TMCP技術(shu)在H型鋼的(de)創(chuang)新(xin)

　　H型(xing)鋼軋制(zhi)特點和(he)奧氏(shi)體(ti)再(zai)結晶(jing)行(xing)為。在(zai)H型(xing)鋼軋制(zhi)工(gong)藝中(zhong)(zhong)，為了(le)保證孔型(xing)軋制(zhi)和(he)萬能軋制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)成型(xing)性，材料(liao)被加熱到1250℃或(huo)更高的(de)溫(wen)度(du)，高于板材軋制(zhi)的(de)加熱溫(wen)度(du)。在(zai)這一高溫(wen)下，奧氏(shi)體(ti)晶(jing)粒(li)會快速長大。而且，在(zai)H型(xing)鋼熱軋工(gong)藝中(zhong)(zhong)，每個道次的(de)壓下量(liang)和(he)總壓縮比均小于鋼板軋制(zhi)。因(yin)此，為了(le)保證延(yan)性和(he)韌性，熱軋過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)初期奧氏(shi)體(ti)晶(jing)粒(li)尺寸的(de)充分(fen)細化(hua)變得尤為重要。

　　含鈮(ni)鋼則(ze)表現為由奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)細晶(jing)和(he)粗晶(jing)共同組成的混合顯微組織(zhi)，這是因(yin)為奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的再結晶(jing)行(xing)為受到鈮(ni)的抑(yi)制。如果此(ci)時進行(xing)加速冷卻，將形成貝氏(shi)(shi)體(ti)粗晶(jing)，會降(jiang)低材料的延性和(he)韌性。通(tong)過分(fen)散于鋼中穩定的精(jing)細析出(chu)物來(lai)抑(yi)制奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)粒生長，是促使(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)進一(yi)步細化的有效途(tu)徑(jing)。

　　適(shi)用于H型鋼軋制的(de)TMCP技術。為了促進初始奧(ao)氏(shi)體(ti)晶(jing)粒的(de)細化和熱(re)軋過程中奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)的(de)再結晶(jing)，有必要(yao)設計(ji)合適(shi)的(de)化學成(cheng)分(fen)。雖然鈮是TMCP鋼中有用的(de)元素，但(dan)生產H型鋼時必須審慎地選擇鈮的(de)添(tian)加量和軋制程序。在熱(re)軋中，首先要(yao)保(bao)證(zheng)高溫區的(de)壓縮量，以確保(bao)初始奧(ao)氏(shi)體(ti)粗晶(jing)的(de)充分(fen)再結晶(jing)，隨后進行快速冷卻，可生產出高強(qiang)度、高延性(xing)和高韌性(xing)的(de)優質H型鋼。

　　為了研究傳統控制軋制鋼和TMCP鋼的強度和韌性，JFE在實(shi)驗室中模擬了H型鋼軋制(zhi)(zhi)過程(cheng)。TMCP鋼的(de)(de)顯(xian)微(wei)組(zu)織(zhi)(zhi)與傳統(tong)(tong)控制(zhi)(zhi)軋制(zhi)(zhi)鋼的(de)(de)比較(jiao)顯(xian)示：傳統(tong)(tong)控制(zhi)(zhi)軋制(zhi)(zhi)鋼的(de)(de)顯(xian)微(wei)組(zu)織(zhi)(zhi)是鐵素體+珠光(guang)體組(zu)織(zhi)(zhi)，而(er)TMCP鋼的(de)(de)顯(xian)微(wei)組(zu)織(zhi)(zhi)是精細的(de)(de)貝氏體組(zu)織(zhi)(zhi)。雖然在強度方面(mian)TMCP鋼與傳統(tong)(tong)控制(zhi)(zhi)軋制(zhi)(zhi)鋼處于同一(yi)水(shui)平(ping)，但(dan)TMCP鋼具有更好的(de)(de)韌(ren)性。

　　低屈強(qiang)比H型鋼綜合性能良好

　　化學成(cheng)分和(he)生產(chan)條件。低屈強(qiang)比(bi)SM520級SHH型(xing)鋼的典型(xing)化學成(cheng)分見表(biao)1，它與通用的430MPa級（抗拉(la)強(qiang)度(du)）鋼具相同的含碳(tan)量和(he)碳(tan)當量。其(qi)生產(chan)工藝是(shi)：在1250℃以(yi)上的溫(wen)度(du)保溫(wen)后(hou)，在高(gao)溫(wen)下(xia)進(jin)(jin)行熱軋（綜合(he)考慮壓下(xia)率和(he)軋制溫(wen)度(du)），再(zai)用型(xing)鋼加速冷(leng)卻裝置（Super-OLACS）進(jin)(jin)行快速冷(leng)卻。JFE所(suo)生產(chan)的該鋼種為：H900毫米(mi)(mi)×400毫米(mi)(mi)×19毫米(mi)(mi)×40毫米(mi)(mi)和(he)H1000毫米(mi)(mi)×400毫米(mi)(mi)×16毫米(mi)(mi)×32毫米(mi)(mi)定外(wai)型(xing)尺(chi)寸H型(xing)鋼。

　　材料性(xing)(xing)能。翼緣(yuan)(yuan)(yuan)厚度為(wei)40毫米(mi)的(de)該(gai)H型(xing)鋼(gang)在(zai)翼緣(yuan)(yuan)(yuan)1/6寬(kuan)~1/4寬(kuan)的(de)部(bu)(bu)(bu)位的(de)微(wei)觀組織為(wei)微(wei)細的(de)貝氏體組織。抗拉試驗結果和(he)夏比(bi)沖擊試驗結果顯示：該(gai)H型(xing)鋼(gang)翼緣(yuan)(yuan)(yuan)1/6部(bu)(bu)(bu)、倒角部(bu)(bu)(bu)和(he)腹部(bu)(bu)(bu)都獲得了滿足(zu)標準的(de)高(gao)強(qiang)度，屈服比(bi)低于80%；夏比(bi)沖擊吸收功為(wei)200焦(jiao)以上，說(shuo)明新開發(fa)的(de)H型(xing)鋼(gang)的(de)母材具有良好的(de)強(qiang)度和(he)韌性(xing)(xing)。

　　該H型(xing)鋼采(cai)用CO2氣體保護焊(han)(han)，在(zai)(zai)預(yu)熱溫度(du)(du)5℃、濕度(du)(du)60%的(de)環(huan)境下，根據(ju)(ju)JISZ3158標準(zhun)(zhun)進行了(le)y坡形焊(han)(han)接裂紋試驗，結(jie)果顯示：在(zai)(zai)預(yu)熱溫度(du)(du)5℃的(de)環(huan)境下，沒有(you)焊(han)(han)接裂紋，顯示了(le)良好的(de)焊(han)(han)接性能(neng)。根據(ju)(ju)JISZ3101標準(zhun)(zhun)進行的(de)短焊(han)(han)道焊(han)(han)接的(de)熱影響區最高(gao)硬(ying)度(du)(du)試驗表明(ming)：在(zai)(zai)焊(han)(han)接長度(du)(du)超過20毫米時，焊(han)(han)接熱影響區的(de)最高(gao)硬(ying)度(du)(du)小于HV350，具(ju)有(you)能(neng)滿足日本建(jian)筑施(shi)工標準(zhun)(zhun)（JASS6）的(de)良好焊(han)(han)接性能(neng)。

　　JFE采(cai)用CO2氣體保護焊(han)(han)(han)對翼緣厚40毫(hao)米的(de)(de)(de)(de)該(gai)H型(xing)鋼(gang)進行多層(ceng)堆(dui)焊(han)(han)(han)，以(yi)檢查了(le)其(qi)焊(han)(han)(han)接(jie)頭(tou)性能(neng)。焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料采(cai)用MG-56級（直徑1.2毫(hao)米），實(shi)驗條件為無預熱、道次(ci)間最高溫度小于(yu)250℃，進行9層(ceng)16道次(ci)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)輸入熱量(liang)為3千焦/毫(hao)米。焊(han)(han)(han)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗結(jie)果(guo)顯示：焊(han)(han)(han)接(jie)部沒有發現熔(rong)合不良、裂(lie)紋等有害焊(han)(han)(han)接(jie)缺陷。同時，斷裂(lie)強度大于(yu)550兆帕，且斷裂(lie)發生在(zai)母(mu)材(cai)上的(de)(de)(de)(de)現象說明，該(gai)H型(xing)鋼(gang)具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)強度。此外，焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)夏比(bi)沖(chong)擊試(shi)(shi)驗結(jie)果(guo)顯示：焊(han)(han)(han)接(jie)金(jin)屬(shu)、熔(rong)合線和焊(han)(han)(han)接(jie)熱影響區均(jun)有100焦以(yi)上的(de)(de)(de)(de)良好(hao)夏比(bi)吸收能(neng)值。

　　目前，低屈服(fu)比SM520級（抗(kang)拉強(qiang)度）SHH型鋼(gang)已(yi)經(jing)應用于日本(ben)國(guo)內的高(gao)層(ceng)建筑(zhu)物。

　　寒冷(leng)環境使用的低溫(wen)韌性H型鋼(gang)

　　化(hua)學成分(fen)和生產工藝(yi)。SM490Y級（抗拉強(qiang)度）H型(xing)鋼的(de)典型(xing)化(hua)學成分(fen)見(jian)表(biao)2。為(wei)(wei)滿足(zu)包括(kuo)焊接部在(zai)內的(de)低溫韌性，JFE應用(yong)熱影響區高韌性化(hua)技術（JFEEWEL）對其(qi)進(jin)行了(le)成分(fen)設(she)計。應用(yong)先進(jin)型(xing)TMCP工藝(yi)，JFE制造出最大(da)尺寸為(wei)(wei)H918毫(hao)米×303毫(hao)米×19毫(hao)米×37毫(hao)米和最大(da)翼緣厚(hou)度為(wei)(wei)H900毫(hao)米×400毫(hao)米×19毫(hao)米×40毫(hao)米的(de)SHH型(xing)鋼，并將之與(yu)添加(jia)了(le)Nb、V和Ni等微合金元素的(de)傳統H型(xing)鋼（翼緣厚(hou)為(wei)(wei)24毫(hao)米）進(jin)行了(le)比較。

　　材料性(xing)能。傳(chuan)統H型(xing)鋼和TMCP鋼的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度和韌性(xing)試驗結果顯示：盡管TMCP鋼的(de)翼緣厚度大(da)，還是獲得(de)了SM490Y級（抗拉強(qiang)(qiang)(qiang)度）的(de)高強(qiang)(qiang)(qiang)度，且-40℃下的(de)夏比沖擊功達(da)到200焦以上，具(ju)有低溫(wen)韌脆轉變溫(wen)度低于(yu)-50℃的(de)優良(liang)低溫(wen)韌性(xing)。

　　JFE使用(yong)YGW-23級（直徑(jing)1.2毫米）焊(han)(han)接材料，采用(yong)MAG焊(han)(han)接（熔化極活性(xing)氣體保護電弧焊(han)(han)，保護氣體為80%Ar+20%CO2）對該(gai)H型鋼進行了7層13道次的焊(han)(han)接，最大(da)焊(han)(han)接輸入熱量為3千焦/毫米，道次間溫度低(di)于350℃。最終的焊(han)(han)接頭試驗結(jie)果說(shuo)明：熔合線、焊(han)(han)接熱影響區在-40℃低(di)溫下均得到大(da)于200焦的高夏比吸(xi)收功值，該(gai)H型鋼（包括焊(han)(han)接部）具(ju)有優良的低(di)溫韌(ren)性(xing)。