当今社会能源日益紧张、环保问题突出，高强度钢板的开发能够适应节约型社会发展的趋势，是钢铁材料发展的方向。随着汽车发展、机械制造、机械工程等行业的发展，为提高材料的承载能力、节约材料、节省能源、延长使用寿命、减少占地使用面积，大量高强度和超高强度钢板的使用已经成为必然。

　　Q690系列作为低合金高强度结构用钢标准GB/T1591-2008中强度级别最高的钢级，开发出此级别钢种具有重大的意义。

　　产品生产流程及控制工艺

　　工艺流程设计。河北钢铁集团唐钢选择中等厚度板坯1700连铸连轧生产线进行Q690级结构钢产品开发，充分发挥生产线控制轧制和控制冷却的功能，通过合理工艺控制生产满足相关标准的结构钢。Q690的化学成分要求见表1，Q690C力学性能见表2，生产路线见图1。

　　成分设计。结合自身1700生产线的工艺特点，参照GB/T1591-2008标准，唐钢确定了如下的成分设计原则：为保证焊接性能，改善塑性和成型性能，同时可降低Nb的固溶温度并避开包晶区，碳含量应小于0.10%。利用Mn的固溶强化作用调整强度性能，此外还考虑到Mn有稳定奥氏体的作用，从而降低奥氏体的转变温度，提高铁素体形核率，同时还降低晶粒长大速度，从而细化晶粒。采用铌微合金在TMCP（控制轧制和控制冷却）中利用低加热温度细化初奥氏体晶粒，在轧制变形后延迟奥氏体再结晶得到细小的相变组织，并在铁素体中通过沉淀强化提高强度，同时通过改善淬透性提高层流冷却强度。为保障铌合金的强度贡献达到一个满意水平，可适量添入V合金，V对强度的额外贡献是通过析出强化来实现的，并且对韧性没有明显的破坏。Ti在钢中除了和C、N结合形成Ti[C、N]化合物细化铁素体晶粒达到强韧性目的，Ti还与钢中的O、S有着极强的亲和力，改善硫化物的形态，显著提高钢的韧性，改善焊接热影响区性能和疲劳性能；降低S、P、O、N含量，改善韧性，提高低温性能。Mo、B的加入，增强冷却水的冷却能力，提高淬透性。

　　生产过程控制。炼钢过程采用纯净钢冶炼工艺，铁水经热处理后脱硫到0.003%，在150t顶底复吹转炉冶炼，炼钢采用精料方针，出钢时挡渣，严格控制下渣量。采用LF炉外精炼，造埋弧渣及白渣操作，喂Ca线进行夹杂物变性处理。连铸全过程采用保护浇铸，结晶器使用低碳专用保护渣，钢水过热度控制在25℃±5℃，稳定拉速，减少液面波动。根据热模拟试验，该钢种的Ⅲ脆性区在750℃～950℃。因此，二冷采用弱冷模式控制冷却，保证拉矫温度不低于950℃，避免铸坯表面横裂纹。

　　加热过程确保加热温度不超过1150℃，以确保细小的奥氏体晶粒尺寸，从而促进更细小的再结晶晶粒的形成。

　　轧钢过程采用低温大压下量的方式，粗轧温度控制在1050℃以上。如精轧温度小于960℃，精轧累计变形量控制大于55%，终轧温度控制在820℃~850℃。采用非再结晶区大变形后，开始固溶于奥氏体的微合金通过应变诱导以碳氮化物形式析出，可阻止回复和再结晶细化晶粒，并在奥氏体相区形成变形带的高应变组织，从而得到较高韧性。层流冷却采用前端冷却，卷取温度控制在550℃～580℃，通过较高的冷却速率获得高性能组织。

　　试制结果及分析

　　力学性能。用此工艺生产的Q690级钢板性能统计结果见表3。

　　热轧钢卷的通条拉伸性能。热轧板卷通条力学性能的均匀性是衡量钢板综合性能的重要指标之一，从热轧钢板的头部、中间、尾部的1/4位置切取横向拉力试样，结果见图2。抗拉强度最大相差15MPa，屈服强度最大相差25MPa，说明热机械控制轧制和控制冷却工艺效果是比较理想的。

　　金相组织。结果显示，Q690级钢板的金相组织主要是由针状铁素体、珠光体和少量贝氏体组成，晶粒细小，铁素体晶粒度为ASTM10.5级～11级，带状组织≤1.0级，且非金属夹杂物较小，表明钢板的纯净度比较好，带状组织较轻，终轧温度和卷取温度控制比较合理。

　　产品使用情况。此次生产Q690C热轧钢卷在河南某铁塔研究所成功应用于某电铁塔建设项目，获得了用户的好评。

　　通过在唐钢1700生产线试制Q690级热轧板卷，采用纯净钢冶炼技术和控轧控冷工艺生产的Q690级低合金高强度结构钢，钢材纯净度较高，非金属夹杂物较小，晶粒细小，力学性能优良。唐钢已掌握了高强度级别钢板的生产控制技术，并已具备批量生产强度700MPa以上钢板的能力。

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