12月18日简报——先进短流程热轧工艺与装备技术
发布人：Super User 发布时间：2015-12-18 浏览次数：1151大中小
2015年12月18日，先进短流程热轧工艺与装备技术方向在RAL实验室411会议室举行了年度汇报总结会，汇报总结会由方向首席刘振宇教授主持。会上，共有23位研究生汇报了各自在2015年度的科研工作进展及目标完成情况以及对中心建设和发展的贡献等情况，主要取得的科研工作进展如下。
1、王福祥
本年度主要围绕低温Ni系不锈钢高温氧化机制以及热轧板表面控制方法展开研究工作。依托“南钢低温用3.5Ni和5Ni钢的生产工艺技术开发”等项目开展Fe-Ni合金的高温氧化行为研究，观察了温度、化学成分等对Fe-Ni合金的氧化行为的影响规律。通过不同钢种、不同表面条件下对Cl-粒子耐腐蚀性对比，获得了最优化的防锈乳化液成分。依托“重钢船板高表面质量控制技术研发”等项目，对现场试样的氧化铁皮进行分析，根据氧化铁皮组织和结构产生机制分析，结合现场生产条件，设计实施了热轧板氧化铁皮控制工艺，提高了热轧板表面质量。
2、刘文强
本年度主要围绕薄带连铸取向硅钢的组织、织构演化行为开展研究工作。对从铸带至二次再结晶退火全流程各工序的组织、织构及抑制剂的演变行为进行了系统分析。重点对比阐明了一步冷轧法与两步冷轧法流程中的组织、织构演变的差异性。在取消高温加热、渗氮处理的条件下，采用两步冷轧法制备出普通取向硅钢原型钢，磁感指标B8达到1.84T。弄清了常化温度对抑制剂演变及二次再结晶组织的影响规律。揭示了冷轧中间退火温度对高斯织构及二次再结晶组织的影响。阐明了异步热轧温度及压下率对组织、织构及抑制剂的影响规律及机理。
3、安灵子
本年度主要围绕薄板坯连铸连轧流程低硅无取向硅钢的组织、织构及磁性能开展研究工作。在分析微合金元素对无取向硅钢磁性能影响的基础上，结合薄板坯连铸连轧流程的现场工业生产条件，进行了W800高磁感无取向硅钢的化学成分设计，并进行了实验室研究。开展了不同热轧、卷取、冷轧、退火工艺参数的对比试验，并对磁性能进行了对比分析。基本弄清了合金成分和工艺参数对组织演变和磁性能的影响规律。初步掌握了全流程的工艺控制要点，建立了成分—工艺—组织—性能的对应关系。
4、朱振
本年度主要围绕镀锌双相钢DP780和DP980中铁素体和马氏体微观组织表征及演化规律展开研究工作。利用金相显微镜和扫描电镜观察了镀锌双相钢DP780和DP980的微观组织，并采对铁素体、马氏体的硬度进行了用纳米压痕微观硬度测试，对比了不同钢种中双相组织纳米硬度分布规律。采用透射电镜对镀锌双相钢中马氏体的结构进行了衍射分析，经过花样标定计算发现了孪晶马氏体在基体中的存在状态，并在此基础上计算了马氏体的碳含量。分析了铁素体基体上析出粒子的成分、形态、尺寸等，发现第二相粒子在铁素体位错上析出长大过程。
5、刘鑫
本年度主要围绕节约型Cr23系双相钢组织性能控制工艺设计以及其腐蚀行为方向展开研究。以双相钢不同强化机制作用为成分设计理论依据，利用Thermo-Calc软件计算Mn和N元素对向合金相图的影响规律，设计了2304双相不锈钢“Mn、N代Ni”节约化工艺方案。观察了不同固溶处理工艺条件下主要合金元素在两相中的含量分布规律，提出了N元素大比例固溶处理方案。经过分析不同工艺热轧、冷轧和退火过程对退火板带机械性能的影响规律，确定通过晶粒尺寸、相比例以及第二相粒子析出控制等工艺过程制备0.35%N低Ni节约型双相不锈钢的工艺参数。
6、陈弘
本年度主要围绕亚快速凝固条件下高性能低成本结构钢薄带连铸工艺开展研究工作。基于薄带连铸过程中大过冷度钢液凝固可以明显提高基体过饱和固溶能力条件，合金中设计固溶较高S/N元素。通过C-Mn-Al-Si体系成分设计获得较大温度范围α/δ+γ两相区，在凝固过程中，固液前沿存在“L→δ”和“L→γ”两种凝固过程。通过铸带组织观察发现，这种凝固方式可以有效细化铸态组织，并且促进富C相的均匀分布，S/N元在铸带中存在少量小尺寸析出。通过冷轧板退火+淬火的方式获得α基体+细小马氏体组织，抗拉强度为850MPa，延伸率为22%。
7、吴永江
本年度主要围绕0.11%Ti-0.19%Mo-0.99%Cu微合金钢的热轧工艺与组织性能演变开展研究。得到以下实验结论：通过实验钢的等温时效处理，得到了实验钢的TTT曲线。进一步针对对实验钢中析出的形貌和析出行为进行分析，获得了基体中Cu的析出相以及Mo、Ti的复合析出相的协同析出行为，可以针对铸坯的热轧过程中组织和性能进行有效控制。通过对0.11%Ti-0.19%Mo-0.99%Cu的微合金钢的轧制实验，获得了屈服强度达700MPa，延伸率在20%以上的钢板。分析了实验钢屈强比过低，抗拉性能不高的具体原因，并在后续实验中进行针对性工艺设计。
8、张宝光
本年度主要围绕新型高强中锰钢合金体系设计开发展开了相关的研究工作。在综合考虑各（微）合金元素元素添加和含量变化对中锰钢密度、力学性能和焊接性能等方面影响的基础上，对高强中锰钢进行全新的成分设计。在实验室条件下进行了热轧、模拟卷取、冷轧、再结晶退火等实验，并对各组实验钢进行微观组织观察及分析。通过加入不同的合金元素可增强其固溶强化的效果，同时可以提高逆转变退火后残余奥氏体的含量及稳定性。此外，通过对高强中锰钢的轧制和热处理工艺进行调整和分析，得出不同工艺条件下其微观组织演变规律。
9、陈诗雨
本年度主要围绕焊接冶金机理建立高强钢电阻点焊性能评价准则展开相关研究工作。取得以下工作进展：匹配了相同C含量条件下不同C当量以及相同C当量不同C含量的对照实验成分体系。针对不同钢种进行显微组织及力学性能检测、分析，控制其组织状态符合对照实验标准。进行电阻电焊后发现C、Mn等主要元素对电阻电焊性能的影响机制，实验发现C对高强钢电阻电焊性能的主要影响作用，可以作为评价高强钢电阻点焊性能的主要表征参数。
10、陈其源
本年度主要围绕热轧钛微合金汽车大梁钢中第二相粒子的析出行为以及其组织性能控制工艺展开相关研究工作。主要取得以下进展，进行了热轧汽车大梁钢方面的研究方向总结。对钛微合金钢中钛的碳氮化物析出行为进行了理论计算。通过热模拟实验分析得到冷却速率对相变温度和相变组织的影响规律，并且获得不同变形参数对高温奥氏体动态再结晶的影响规律。利用钛微合金钢轧后层流冷却和卷取过程模拟实验，获得显微组织和析出相的控制方法。对钛微合金钢进行了实验室热轧实验，分析得出控轧控冷工艺参数对屈服强度的影响规律。
11、李建华
本年度主要围绕热轧酸洗板和冷轧退火板热冲压成形用钢连续冷却转变规律展开实验研究。在全面分析转变规律的条件下，制定热冲压成形用钢的成形工艺，控制奥氏体化加热温度在900℃左右、临界冷速＞20℃/s，确保获得全马氏体组织。试制了长安汽车某型汽车B柱加强件、通用汽车某型车身立梁内板和A柱加强件。取样分析三种热冲压件的显微组织、力学性能、原始奥氏体晶粒度，发现其良好的组织性能匹配，试制热冲压件具有良好的强塑性，热轧酸洗板热冲压成形件强度达到1500MPa，延伸率＞7%，可替代传统冷轧退火板热冲压成形用钢。
12、余宣洵
本年度主要围绕Q500及以上级别工程机械用钢的开发及其组织性能演变规律开展研究工作。实验以Q550和Q690为研究对象，分别进行了连续冷却相变实验、贝氏体等温转变实验以及热轧+退火实验，获得结果如下：1）结合连续冷却转变曲线与微观组织的相变情况，给出了冷却工艺参数对相变组织的影响规律；2）结合等温转变曲线及微观组织演变情况，研究了等温温度和等温时间对贝氏体转变的影响；3）结合不同退火工艺处理后热轧板的组织与性能之间的变化关系，探讨了回火温度和回火时间对实验钢的组织-性能演变的规律。
13、陈晓峰
本年度主要围绕钛/钢复合板的成形工艺技术与组织控制机理开展研究工作，实验采用了真空制坯+热轧的复合方法，进行钛-钢-钛复合板生产工艺探索。主要研究焊接参数对焊缝微观组织和力学性能的影响规律，系统分析和研究了加热方式、铁夹层的添加与否以及轧制变形后的冷却工艺对该复合板的微观组织和力学性能的影响规律。研究结果表明：在钛-钢-钛复合板生产过程中，采用立式加热、钛板与钢板之间添加铁夹层的方法可以显著提高钛/钢复合板的结合强度。
14、李鹏飞
本年度主要围绕管线钢搅拌摩擦焊机装备的开发开展研究工作。充分考虑到市场需求及实验室长远发展的需求，开发出具有自主知识产权的管线钢焊接仪器设备。借助CAD、CAXA、SOLIDWORKS等绘图软件设计了二维和三维焊接结构图，完成了搅拌摩擦焊机整体构件装配图的设计工作，可用于指导焊机构件的采购及后续组装和调试过程。课题组自主研发的管线钢搅拌摩擦焊机装备具有优良的使用性能，可以用于焊接X65、X80、X100三种管线钢，为系统研发管线钢摩擦搅拌焊机装备奠定了理论基础。
15、张路冉
本年度主要围绕含Ti的微合金化高强钢的组织－性能的演变规律开展研究工作。实验主要以Ti、Ti-Mo、Ti-Nb三种实验钢为研究对象，分别对实验钢进行奥氏体连续冷却相变实验，获得了静态CCT曲线，结合金相、SEM及TEM形貌，分析了冷却过程中相变过程和组织演变机制，通过对析出相的形貌、数量、分布等情况的研究，给出了析出相对实验钢强度变化的影响规律。通过在900~1100℃温度区间内的热模拟变形实验，系统研究了等温温度、等温时间对实验钢微观组织和力学性能的影响规律，其研究结果对新钢种的开发和实际生产有重要的指导意义。
16、何禛
本年度主要围绕固溶强化元素在双辊薄带连铸高强无取向硅钢中的作用机理开展研究工作。采用先进短流程双辊薄带连铸技术制备了3.2%Si无取向硅钢，且在原成分基础上引入Ni元素，综合考虑Ni对成品钢的组织、织构、磁性能等的影响，对生产工艺进行了科学合理的调整，成功制备出了综合性能达到2013年新日铁住金产品手册中高牌号系列水平的硅钢产品，开发出的0.5mm厚成品钢板性能达到NSSMC 中50HST570Y牌号水平，0.35mm厚成品钢板性能优于35HST680Y牌号水平。研究结果对高强度无取向硅钢的成分及生产工艺的优化具有重要的参考价值。
17、杨梓
本年度主要围绕新型热冲压成形钢的电阻点焊性能及焊接冶金机理分析开展研究工作。实验以PHS1500、PHS1800两种板料为研究对象，对照相应焊接标准，在一定范围内调整焊接电流后，分别对其进行焊接实验，并对焊接件进行了剪切拉伸实验。通过对实验数据的分析获得了最佳的焊接工艺窗口。基于最佳工艺窗口，对焊接件进行了十字拉伸实验，力学性能达到了预期效果。通过对最佳工艺窗口的焊接接头进行显微硬度测量、宏观及微观组织的分析，揭示了在该窗口内组织演化规律和焊接过程的物理冶金机理。
18、赵士淇
本年度主要围绕薄带铸轧生产无取向硅钢的组织性能控制开展研究工作。实验以3.2%Si铸带为研究对象，通过改变冷轧变形量，采用不同的退火工艺，得到了不同性能的无取向硅钢片。通过OM、EBSD、XRD、EPMA、联众磁性能测试仪等仪器设备，对上述无取向硅钢片的组织、析出行为及磁性能进行了总结分析。结果表明：在实验室条件下可制备出高磁感、无瓦垄缺陷的高性能中高牌号无取向硅钢，但铁损较高，需要进一步优化轧制及退火工艺，使晶粒尺寸增大、提高组织均匀性，从而降低铁损，进一步提高磁性能。
19、赵飞宇
本年度主要围绕设计新型高强韧纳米贝氏体原型钢种，研究实验钢显微组织对力学性能的影响规律和机理开展研究工作。实验设计了5种新型纳米贝氏体原型钢种。通过对5种实验钢的微观组织观察结合力学性能的检测可以得出以下结论：残余奥氏体含量与其中的碳含量对实验钢的稳定性影响较大，很大程度上决定了实验钢的力学性能。实验室条件下已获得强塑积为40000MPa%的新型高强韧纳米贝氏体原型钢种，下一步工作是进一步优化产品的力学性能，分析奥氏体变形对贝氏体相变、显微组织等的影响机理。
20、宫成
本年度主要围绕低成本Ti微合金化汽车大梁钢610L组织－性能演变规律的研究开展研究工作。首先设计了汽车大梁钢610L的化学成分，研究了实验钢的静、动态CCT曲线，并通过热模拟实验模拟了轧制和冷却工艺，得出了工艺参数对实验钢组织的影响。在RAL实验轧机上进行了热轧实验，给出了控制轧制和控制冷却工艺参数对实验钢金相组织和力学性能的影响规律。得出了不同工艺条件下实验钢的强度是细晶强化、析出强化和相变强化共同作用的结果。研究结果在鞍钢ASP1700生产线上得到了应用，实现了汽车大梁钢610L的低成本、批量、稳定生产。
21、段军阳
本年度主要围绕铸轧无取向硅钢薄带过程中结晶辊状态对铸带表面质量的影响规律，并分析铸轧裂纹形成机理开展研究工作。实验研究对象为4.5%Si铸轧薄带，通过对实验钢表面裂纹的观察分析，初步确定了铸轧裂纹的形成机理，制定了一系列优化的铸轧工艺，并借助铸轧实验模拟机进行了生产。结果表明：结晶辊表面状态对铸轧界面传热有非常重要的影响，而铸轧过程中的传热是影响铸带表面裂纹的重要因素，因此改善结晶辊表面状态以及控制铸轧过程中铸带表面的传热成为今后工作的重要方向之一。
22、徐莽
本年度主要围绕开发低成本高性能的铁素体和贝氏体双相钢并对其扩孔过程中的裂纹形成机制及扩展行为进行分析开展研究工作。实验材料的成分体系为：C-Mn-Cr和C-Mn-Ti。实验钢力学性能测试结果表明，经过合理的热处理工艺调整两相的比例，其综合性能可达到预期设计目标。扩孔过程中，铁素体和贝氏体两相变形程度不协调，导致了孔洞或微裂纹形成，继续加大变形，孔洞和微裂纹相互扩展、合并，形成更大孔洞和裂纹。当扩展裂纹遇到硬相的贝氏体时，裂纹会沿着铁素体和贝氏体的相界面继续扩展。
23、宋红宇
本年度主要围绕薄带连铸取向硅钢制备中关键的组织、织构及抑制剂演变规律开展研究工作。阐明了初始凝固组织及热轧参数对热轧组织、织构和塑性的影响规律，揭示了薄带连铸条件下高斯织构的起源及演变机理。弄清了初始凝固组织、织构对后续组织、织构演变及二次再结晶组织的影响规律。通过对化学成分、轧制及热处理工艺的优化，找到了薄带连铸取向硅钢关键的工艺控制窗口。初步制备出0.23~0.27mm厚的普通取向硅钢和高磁感取向硅钢原型钢。用二次再结晶法取代常规的三次再结晶法制备出0.05~0.15mm厚的取向硅钢极薄带。
