铌在高强度可焊接工字钢和其它结构钢中的应用(下)

HEATS

　　同样地，含V钢中加Ti也降低V的硬化效应，因为Ti固定了氮，降低了V的氮化物的硬化效应。

　　虽然控制轧制能达到强度和韧性的要求，但也存在一些缺点。降低终轧温度增加了轧机的负载，很多轧机在设计时并没有考虑这部分增加的载荷。与C-Mn钢相比，由于Nb的存在阻止了再结晶，在此温度区间使轧机增加了负载。由于控轧过程中有个待温过程，因而增加了轧制时间，降低了生产效率。

d/ A! s L9 Z8 I+ I- W* P* d/ U + @, `/ [: L- \3 F. n. H+ W

　　要达到一定厚度的S355工字钢所对应的强度时所需的化学成分、碳当量和Nb含量。为达到所需强度，可采用不同的化学成分。

8 N# V6 D2 \6 Q4 }3 n: z: j- I; W

　　与合金设计原理相比，C含量提高了0.06%，Nb(V)含量降低。这两种成分的强度相同，然而对韧性的影响很大。C含量低，采用Nb微合金化时，长度方向的韧性提高了，但随着厚度增加，满足韧性要求更为困难。

0 z7 r) {; _* o' X

　　关于海洋焊接结构钢的EN10225标准中提出了更为严格的韧性要求，该标准涉及到横向或厚度方向的韧性要求，对于较低碳含量的钢，横向冲击功要求有所提高，对厚度方向韧性而言，可通过降低S含量来达到。

1 B5 c9 p# o- J! i/ X* C9 W * ~4 {8 l8 O; ]3 r( q

　　控轧工艺也用于生产S460钢，当然，控轧工艺不能生产最大的厚度范围。

2 r4 ?' A* S1 L& X 5 x/ s- Y; L, p9 ~, Q" Z; p9 i

　　对于较厚的钢材，轧制温度提高，轧后冷却速度降低，从而导致组织粗化。为达到强度要求，必须增加合金含量。由于焊接性能的要求和碳当量的限制，尚不能生产50mm厚度以上的S460钢材。

" ]% [8 J* ]. z: `0 w# @( l9 L

　　4控轧工艺：加速冷却

( \% |; q5 A1 j

　　为克服控制轧制的局限性，ProfilARBED公司联合冶金研究中心和英国钢铁公司开发了轧后加速冷却的工艺。

. \3 ?. J0 a' E* i& V% f5 ^ " X7 h4 w8 m6 n: ~$ b

　　在淬火＋自回火工艺中，最后一道次轧制之后，整个工字钢表面喷水激冷。在心部被淬火之前，停止喷水，工字钢的外表层被从心部向表层传递的热量进行自回火。从终轧辊出来直接进入冷却架，此时温度约为850℃，整个工件的表面冷却后，开始自回火的温≥600℃。通常，淬火＋回火工艺的先决条件是整个工字钢的断面上温度要均匀，这样，在轧制过程中，需对工字钢上温度最高的部位，即腿部和腰部的连接处进行选择性冷却。采用该技术可消除工字钢断面上的温度差异。

　　日本钢管公司的福山工厂开发出了与在线加速冷却OLAC(OnlineAcceleratedcooling)相似的工艺。OLAC于1980年起在钢板生产中就已开始了应用。对厚截面钢材，由于横断面形状复杂，该技术在这种材料的应用方面遇到技术困难。由于热变形难以克服而采用无变形的冷却，由于产品的尺寸和钢号非常分散，产品质量难以控制。而日本钢公司开发了大工字钢的加速冷却装置。

# H% t7 M0 D7 X( i& ~

　　采用不同轧制工艺所得到的热轧态组织如前所述，传统轧制所得到的晶粒度为7级，控制轧制时晶粒度约为9级，采用加速冷却时晶粒度可达11级。如此细小的组织在很低的温度下也具有良好的韧性，按照EN10113专用标准，厚度达125mm时41J的转变温度在-50℃以下。

/ }& ~) J! m; X3 A3 ~' U# u 5 n h1 D6 v1 P6 _' M4 ~

　　通过激冷细化组织时，Nb细化组织的作用未能发挥，在热轧钢材中，添加Nb未能提高韧性。然而，在高强钢中，通过添加Nb降低碳当量从而提高了焊接性，这对厚钢材尤为重要。

. B. z- ~0 o# ^' k* n9 ^2 Z' V3 S& I 0 i. E: I" y( u' J/ } 2 K, \& D+ U3 k4 r' p b$ O/ K