隨着鋼鐵工業的迅猛發展和產能的急劇膨脹，各鋼廠必須面臨來自各方面的挑戰。

各鋼廠應立足自身的生產條件，極力降低成本以提高產品的競爭力從而獲得最大的利益。

在這種新的形勢下，在不改變化學成分甚至降低合金 元素的前提下，採用熱機械控制工藝(TMCP，也叫控軋控冷)可獲得細化的鐵素體晶粒，從而提高鋼材的強度，同時改善其韌性。

世界先進鋼鐵公司可以將鐵素體晶粒細化到5um以下。

在精軋未再結晶區進行大壓下量變形，可以增加鐵素體的形核位置和形核率，使晶粒細化。

此外，在添加少量微合金元素的情況下，採用加速冷卻工藝可以控制熱變形后奧氏體晶粒的狀態，阻止奧氏體晶粒長大和碳化物析出，固定因形變引起的位錯，增大過冷度，降低相變溫度，進一步細化鐵素體及珠光體組織；同時可以使微合金元素的碳氮化合物更加彌散析出，進一步提高了析出強化效應。

在以上研究的基礎上，採用普通的Q345B低合金結構鋼，在化學成分不變的前提下，通過制定合理的控制軋制和快速冷卻工藝，探索出了工業上可行的軋制生產方案，通過控制相變組織和細化晶粒將Q345B低合金結構鋼板的強度提升到Q420D鋼板級別。

當終軋溫度較高時，熱軋變形在奧氏體再結晶區完成，鋼板厚度中心的相變組織為較粗大的針狀鐵素體。

隨着終軋溫度的降低，熱軋變形在奧氏體未再結晶區完成，針狀鐵素體組織逐漸細化。

另外發現，鋼板1/4處的顯微組織比1/2處的更加細密。

工藝1和2第二階段的終軋溫度較高，奧氏體晶粒通過反復再結晶得到細化，相變產物的尺寸取決于再結晶奧氏體晶粒的尺寸。隨着終軋溫度進一步降低，當處於奧氏體低溫未再結晶區時，奧氏體晶粒被壓扁拉長，在晶粒內形成變形帶，這些變形帶和奧氏體晶界提供了更多的鐵素體形核點，使鐵素體晶粒細化，最終的顯微組織為針狀鐵素體＋多邊形鐵素體＋珠光體。

此外，釩、鈦的碳氮化合物在奧氏體晶界、位錯處優先析出，阻礙了鐵素體和珠光體的長大。

由於鋼板厚度大，快速冷卻工藝的冷卻強度較高，直接作用於近鋼板表面區域，水冷滲透層只能達到10mm左右，距離鋼板標準取樣要求的厚度1/4位置較近，故鋼板厚度1/4處與1/2處的冷卻速率會有較大差異，故而造成鋼板在厚度方向上組織存在明顯差異。

表面因冷速較大，相當于直接淬火，勢必出現大量馬氏體；當表面冷卻至貝氏體甚至馬氏體相變區時，鋼板心部溫度仍然很高，仍處於珠光體轉變區，其心部組織為針狀鐵素體和珠光體；而介於表面與心部之間的1/4厚度處，由於心部溫度還很高，向表面散熱，出現大量馬氏體和少量貝氏體及鐵素體的混合組織。

實驗室熱軋鋼板的力學性能試驗結果，其中括號內的為最小值，括號外的為平均值，可以看出，通過4種精軋工藝得到的鋼板強韌性能都達到GB/T 1591-2008中Q420D的標準，工藝４鋼板的強韌性最佳。

工藝4鋼板1/2厚度處的組織最為細密，針狀鐵素體的晶粒間取向差較大，能夠改變裂紋擴展的方向，阻礙裂紋的擴展，有利於韌性的提高。

由此可見，採用較低的終軋溫度和快速冷卻工藝可以更好地保証熱軋鋼板的強韌性。

(1)、用TMCP工藝對Q345B低合金結構鋼進行精軋，其強韌性能均能滿足GB/T 1591-2008的要求；採用開軋溫度為780℃，終軋溫度為790℃的精軋工藝處理后，試驗鋼的組織最為細小，而且鋼板1/4厚度處的組織較1/2厚度處的明顯細化。

(2)、隨着衝擊試驗溫度的降低，試驗鋼裂紋穩定擴展階段的吸收能量和止裂吸收能量逐漸減小，表現為衝擊功降低。

 

高強卷板 Q420D 7.75 1500 59.78噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 3.75 1500 58.89噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 5.75 1500 28.71噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 5.75 1500 28.9噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 3.5 1500 29.04噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 2.65 1500 29.11噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 2.65 1500 29.03噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420D 2.75 1250 21.46噸 安陽 安鋼