高立福

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部，山東 萊蕪 271126）

生產(chǎn)技術(shù)

萊鋼200 mm厚Q235B特厚鋼板的試制開發(fā)

高立福

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部，山東 萊蕪 271126）

利用300 mm厚連鑄坯，采用TMCP工藝，通過合理分配軋制道次來保證單道次壓下率和累計(jì)壓下率，解決了壓縮比低等問題，成功開發(fā)出200 mm厚Q235B特厚板。鋼板厚度公差控制在±1.2 mm以內(nèi)，板形良好，鋼板1/4厚度0℃沖擊功為86～91 J，1/2厚度0℃沖擊功為55～77 J，厚度方向斷面收縮率為27.0%～31.0%。鋼板低溫沖擊韌性較差的主要原因是鋼板組織中枝狀晶破碎不徹底，在近表面形成了部分粗大魏氏體組織。

Q235B；特厚板；TMCP工藝；軋制道次；厚度控制；板形控制

1 前言

在我國(guó)鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的大背景下，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、推進(jìn)精品建設(shè)、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力已成為各大鋼鐵企業(yè)生存發(fā)展的重要手段。萊鋼寬厚板事業(yè)部根據(jù)自身技術(shù)裝備特點(diǎn)，通過組織實(shí)施軋鋼工序的系列攻關(guān)，成功開發(fā)出200 mm厚Q235B特厚鋼板。鋼板厚度精度高，板形良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，具備批量生產(chǎn)能力。

2 生產(chǎn)特厚鋼板的難點(diǎn)

2.1 產(chǎn)品壓縮比小

隨著鋼板厚度的增加，焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生層狀撕裂的危險(xiǎn)性增加。因此，大型焊接鋼結(jié)構(gòu)件對(duì)安全可靠性的特殊要求決定了特厚板必須具有良好的內(nèi)在質(zhì)量和均勻的性能。在萊鋼寬厚板事業(yè)部現(xiàn)有工裝設(shè)備條件下，利用300 mm連鑄坯開發(fā)200 mm特厚板的技術(shù)難點(diǎn)在于產(chǎn)品壓縮比小。因此保證鋼板厚度方向性能均勻性是最大的難點(diǎn)。

2.2 厚度精度及板形質(zhì)量難控制

精軋機(jī)后γ射線測(cè)厚儀原設(shè)計(jì)測(cè)量極限厚度為100 mm，優(yōu)化設(shè)備功能后，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)150 mm厚度也進(jìn)行了標(biāo)定，但100 mm以上厚度精度控制相對(duì)較差。因此，在測(cè)量設(shè)備精度無法精準(zhǔn)滿足厚度控制要求的條件下，必須通過優(yōu)化二級(jí)厚度控制模型和輔助現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量來滿足厚度控制要求。

對(duì)于特厚規(guī)格鋼板，在軋制過程中極易出現(xiàn)翹頭翹尾，而一旦此類板形缺陷形成，很難再通過熱矯直機(jī)進(jìn)行挽救。因此，必須確保終軋輸出鋼板板形平整。

3 特厚鋼板的試制開發(fā)

3.1 化學(xué)成分及工藝流程

所試制Q235B特厚鋼板的實(shí)物質(zhì)量執(zhí)行GB/T 700—2006標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮鋼板良好低溫沖擊韌性和厚度方向性能，對(duì)化學(xué)成分和鋼水純凈度做了嚴(yán)格規(guī)定。本次試制原材料全部采用精料，原料中O、P、S含量控制較低，鋼質(zhì)純凈度較好。Q235B鋼的設(shè)計(jì)（熔煉）成分見表1。

表1 Q235B鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程：轉(zhuǎn)爐→LF+RH精煉爐→4#板坯連鑄→板坯加熱→高壓水除鱗→粗軋→精軋（熱矯）→精整→檢驗(yàn)入庫(kù)。

3.2 工藝控制

1）轉(zhuǎn)爐冶煉。冶煉過程中控制合適的槍位和加料時(shí)機(jī)，渣料于終點(diǎn)前3～5 min加完。采用一次拉碳，單渣工藝冶煉，終渣堿度控制在3.0～4.0，做到初期早化渣，過程渣化好，終渣化透。使用紅凈鋼包，放鋼時(shí)間不少于4 min，擋渣出鋼，杜絕大量下渣，包內(nèi)渣層厚度≯100 mm。

2）LF和RH工藝。LF精煉全程底吹氬攪拌，保證精煉軟吹氬＞5 min，精煉時(shí)間不低于40 min。精煉造白渣，終渣堿度控制在2.2以上，對(duì)成分進(jìn)行微調(diào)。RH精煉采用本處理模式，確保純脫氣時(shí)間＞5 min。RH處理結(jié)束后，喂鈣鐵線200～400 m，軟吹10 min以上。RH冶煉周期控制在40～60 min。

3）連鑄工藝。采用全程保護(hù)澆注，適當(dāng)控制中間包鋼水溫度，澆注過程保持拉速恒定，結(jié)晶器振動(dòng)采用非正弦振動(dòng)Table4模式[1]。

4）軋制工藝。鑄坯裝爐采用冷裝方式，加熱速度10 min/cm，均熱時(shí)間≥50 min，保證加熱均勻，出鋼溫度保證在1 150～1 180℃；除鱗上下集管全部投入，確保除鱗設(shè)備及除鱗水壓力正常；采用再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制，粗、精軋軋制過程中，首道次及末道次除鱗，其余道次根據(jù)厚度規(guī)格和溫度控制要求進(jìn)行選擇，保證除鱗效果。

考慮到本次軋制規(guī)格較厚，精軋控軋溫度適當(dāng)?shù)亟档土艘恍?，可以?xì)化晶粒，增加鐵素體形核率，提高鋼板的綜合力學(xué)性能[2]。粗軋?jiān)凇? 000℃奧氏體再結(jié)晶區(qū)域進(jìn)行，中間坯厚度為210～240 mm，精軋開軋溫度為850～880℃。軋制不同規(guī)格的道次壓下執(zhí)行二級(jí)模型計(jì)算，自動(dòng)分配。軋后采用弱水冷，以保證鋼板的強(qiáng)度和沖擊韌性[3]。

4 鋼板實(shí)物質(zhì)量及性能分析

4.1 實(shí)物外觀質(zhì)量

鋼板實(shí)測(cè)厚度199.8 mm，鋼板厚度公差控制在±1.2 mm以內(nèi)。表面及邊部質(zhì)量?jī)?yōu)良，沒有裂紋、折疊等影響使用的缺陷。

4.2 力學(xué)和工藝性能

綜合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和用戶特殊使用要求，對(duì)試制的Q235B鋼板橫向冷彎、橫向拉伸、沿整個(gè)厚度方向不同位置的縱向沖擊性能及厚度方向性能進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

表2 Q235B鋼板拉伸、冷彎及厚度方向性能

表3 Q235B鋼板厚度不同位置沖擊性能

表2數(shù)據(jù)表明，鋼板拉伸性能富余量合理，厚度方向斷面收縮率平均值在26%以上，鋼板冷彎后表面質(zhì)量良好。表3表明，各厚度方向的常溫沖擊韌性良好，心部沖擊韌性相對(duì)較差，但也完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，這與軋制壓縮比較小有關(guān)。0℃附加沖擊韌性試驗(yàn)整體結(jié)果相對(duì)偏低，一方面原因是組織類型及均勻性有待于改善，另一方面成分設(shè)計(jì)C含量偏高。需要優(yōu)化成分，進(jìn)一步降低C含量。

4.3 金相組織

對(duì)試制鋼板取樣進(jìn)行金相分析，鋼板組織如圖1所示。鋼板各厚度位置上柱狀晶未被充分拉長(zhǎng)，枝狀晶破碎不徹底，等軸晶所占比例很小。在近表面由于冷卻速度較快，形成部分粗大魏氏體組織，這是0℃低溫沖擊韌性相對(duì)較差的一個(gè)原因。

圖1 試制鋼板的金相組織100×

在板坯澆鑄過程中，低溫澆鑄可有效減少柱狀晶，并獲得細(xì)等軸晶，但液態(tài)金屬低溫狀態(tài)流動(dòng)性較差，因此澆鑄溫度也不能過低。連鑄板坯一般以柱狀晶為主，當(dāng)液態(tài)金屬凝固時(shí)，部分固體晶核沿某些晶向生長(zhǎng)較快，形成部分具有樹枝狀的晶體[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

利用300 mm厚連鑄坯，通過TMCP工藝軋制200 mm厚Q235B特厚鋼板，軋后鋼板力學(xué)和工藝性能、厚度方向性能、表面質(zhì)量等完全滿足標(biāo)準(zhǔn)及用戶使用要求。根據(jù)附加沖擊試驗(yàn)結(jié)果，適當(dāng)優(yōu)化成分和軋制工藝后，可實(shí)現(xiàn)200 mm厚Q235B特厚鋼板良好的低溫沖擊韌性，目前具備批量生產(chǎn)能力。

[1]蔡開科，程士富.連鑄煉鋼原理與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[2]李曼云，孫本榮.鋼的控制軋制和控制冷卻技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998：28-40.

[3]王有銘，李曼云，韋光.鋼材的控制軋制和控制冷卻[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009．

[4]張建新，宋維兆.結(jié)晶器電磁攪拌對(duì)鑄坯質(zhì)量影響的研究[J].新疆鋼鐵，2006（3）：6-8．

Development of 200 mm Ultra-thick Plate Q235B in Laiwu Steel

GAO Lifu
（Yinshan Steel Heavy Plate Plant of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271126,China）

Using 300 mm thickness continuous casting slab,adopting TMCP process,ensuring single pass reduction ratio and cumulative reduction ratio by reasonable distribution of rolling passes,the problems of low compression ratio were solved and the Q235B ultra-thick plates with 200 mm thickness were developed.The thickness tolerance was controlled within±1.2 mm.The plate shape is better.The impact absorbed energy of the plate in 1/4 thickness and 1/2 thickness at 0℃are 86-91 J and 55-77 J respectively.The area reduction in thickness direction is 27.0%-31.0%.Poor low-temperature impact toughness was caused by the dendritic crystal that was not completely broken and the part of the coarse Widmannstaetten structure was formed in the near surface. Key words:Q235B steel;ultra-thick plate;TMCP process;rolling pass;thickness control;shape control

TG142.41；TG335.5+1

A

1004-4620（2015）04-0010-02

2015-05-14

高立福，男，1983年生，2008年畢業(yè)于山東科技大學(xué)金屬材料工程專業(yè)?，F(xiàn)為萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部工程師，從事寬厚板新產(chǎn)品開發(fā)和工藝優(yōu)化工作。