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近年来,随着我国国民经济的快速发展以及超高层、大跨度钢结构建设项目的不断增加,机械和建筑用厚钢板的市场需求量越来越大,对钢板厚度规格要求不断增加,性能要求不断提高。因此开发高级别厚板的生产工艺成为亟待解决的问题。 本文结合某宽厚钢板联合研发中心建设项目中优质厚板开发课题,以Q345钢为例,进行了实验室模拟轧制试验,其目标是在尽量不添加微合金元素或少添加微合金元素的前提下,以高洁净度连铸坯为原料,采用合适的控轧控冷工艺,开发出低成本、具有优良力学性能、良好内部质量和使用性能的Q345级别厚度为60mm的厚板。研究的主要内容包括以下几个方面: (1)针对Q345钢,在实验室热模拟试验机上进行了单道次压缩试验,得到了未变形和应变量为0.3,变形温度为850~1150℃,应变速率在0.01~10s-1的试验数据。研究了不同温度、应变量、应变速率下变形抗力的变化情况,分析了高温奥氏体变形过程中,三种真应力-应变曲线的类型及产生原因,并根据单道次压缩实验的数据结果,建立了Q345钢的变形抗力模型。 (2)对Q345钢进行了高温奥氏体在冷却过程中的转变行为研究,建立了该钢种的静态及动态CCT曲线,并分析了变形、冷却速度对过冷奥氏体转变温度及转变组织的影响。分析结果表明:变形促进了奥氏体向铁素体的转变过程,细化了转变后的组织,使组织分布更加均匀,增加了铁素体的百分含量;同时,变形使贝氏体相变的临界冷却速度降低,CCT曲线向左上方移动。 (3)开展了实验室轧制试验,对各钢板的组织和力学性能进行了检测,分析了各钢板的组织类型及分布情况、产生原因及性能特点。针对各钢板进行了强度、韧性的力学性能检验,并分析了影响冲击韧性的因素。同时,为进一步了解Q345钢板微观组织,对各钢板进行了SEM、电子探针等试验研究,分析了钢板中夹杂物形貌及分布情况。 (4)实验室轧制过程中测得了轧制力参数,通过对厚板轧制过程中轧制力和力矩及各影响参数的分析,结合局部加权速度场,首次建立了更加合理的整体加权速度场。并最终将速度场应用于解析厚板的三维轧制问题,获得了独立的轧制力、轧制力矩等力能参数的解析解。轧制力计算解与试验数据比较表明,计算结果的误差在10%以内。