范佳旭

(山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 規(guī)劃發(fā)展部，山東 萊蕪 271104)

高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼板邊裂原因分析

范佳旭

(山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 規(guī)劃發(fā)展部，山東 萊蕪 271104)

摘要：針對(duì)高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼板因出現(xiàn)裂紋而造成廢鋼的問題，主要通過研究AH36高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼板的生產(chǎn)工藝流程，同時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行金相分析和成分分析，得到了其常見裂邊問題產(chǎn)生的原因，并提出了控制措施。

關(guān)鍵詞：AH36；裂邊；分析

造船用鋼一般是指船體結(jié)構(gòu)用鋼，它指按船級(jí)社建造規(guī)范要求生產(chǎn)的用于制造船體結(jié)構(gòu)的鋼材。船體用結(jié)構(gòu)鋼按照其最小屈服點(diǎn)劃分強(qiáng)度級(jí)別為一般強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。中國(guó)船級(jí)社規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的一般強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼分為A、B、D、E 4個(gè)質(zhì)量等級(jí)[1]。

本文主要通過研究AH36高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼板生產(chǎn)工藝流程，分析其常見的裂邊問題產(chǎn)生原因，并提出了控制措施。

1邊裂變化趨勢(shì)

2014年1月～2月，山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼板因出現(xiàn)裂紋而造成廢鋼共計(jì)1 000 t。

2工藝流程及化學(xué)成分

2.1工藝流程

工藝流程為：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→LF精煉→RH精煉→板坯連鑄→寬厚板成材→緩冷→收集→入庫(kù)。

2.2化學(xué)成分

依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 712—2011，高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分見表1。

表1AH36高強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

(%)

3冶煉工藝

3.1轉(zhuǎn)爐冶煉

3.1.1入爐鐵水條件

鐵水脫硫嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，脫硫完畢清除干凈鐵水表面的渣子。所有合金及原材料應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.1.2冶煉工藝

要求鐵水計(jì)量準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制裝入量，裝入量誤差±2 t。采用自產(chǎn)廢鋼，不得使用渣鋼。轉(zhuǎn)爐使用優(yōu)質(zhì)的石灰和白云石。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 min加完。采用高拉補(bǔ)吹，終點(diǎn)壓槍時(shí)間≥60 s。底吹模式采用E模式。造渣制度采用單渣工藝冶煉，終渣堿度控制在R=3.0～3.5，做到初期渣早化，過程渣化好，終渣化透，應(yīng)使用紅凈鋼包。

3.2精煉操作

3.2.1LF精煉

鋼包到精煉后立即進(jìn)行吹氬和測(cè)溫，氬氣壓力和流量控制在以渣面翻動(dòng)且不露鋼水為宜，根據(jù)實(shí)際情況加入脫氧劑和造渣劑等進(jìn)行造渣。出站前頂渣應(yīng)為黃白渣或白渣，黃白渣或白渣保持時(shí)間≥10 min，終渣堿度盡量控制在2.2以上。加料通電7～10 min且頂渣化好后，取樣分析、測(cè)溫，根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果進(jìn)行成分調(diào)整。如果成分鋁、鈦不足，采用鋁粒或鋁線進(jìn)行增鋁，用鈦線增鈦。

3.2.2RH精煉

RH處理時(shí)避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時(shí)間>5 min。鋼水出站前喂入Si-Ca線進(jìn)行鈣化處理；喂線后進(jìn)行軟吹，軟吹時(shí)間不得<25 min，軟吹要求包內(nèi)鋼液微動(dòng)，鋼水不得裸露。RH冶煉周期控制在30～55 min(根據(jù)實(shí)際調(diào)整)。鋼包到精煉步驟后立即進(jìn)行測(cè)溫、定氧和吹氬。氬氣壓力和流量以渣面輕微翻動(dòng)，不露鋼水為宜。

4試樣分析

4.1金相分析

從裂紋的宏觀形式求講，根據(jù)裂紋發(fā)生位置可分為上表面裂紋與下表面裂紋。對(duì)出現(xiàn)的裂紋取樣并進(jìn)行金相分析，從金相來看，裂紋應(yīng)該是由原始鑄坯帶來的。裂紋金相圖片如圖1所示。

圖1　裂紋金相圖片

4.2成分分析

將裂紋樣品經(jīng)稀硝酸和促溶劑氫氟酸溶解，用ICP-OES法測(cè)定向量金屬元素，測(cè)試結(jié)果見表2。經(jīng)測(cè)試得知，主要成分均控制穩(wěn)定，但殘余元素Cr含量為0.07%，明顯偏高。鋼中的殘余元素Cu亞晶界偏聚，被Fe優(yōu)先氧化后在連鑄坯中富集，加熱爐二次加熱使富集加劇，Cu向鋼基體滲透擴(kuò)散，鋼的塑性惡化，導(dǎo)致鋼板產(chǎn)生表面微裂紋缺陷。AH36高強(qiáng)度船板中的Cr含量遠(yuǎn)小于抑制Cu形成低熔點(diǎn)所需的含量，不足以形成連鑄坯中Cu、As和Sn的富集，所以Cr含量偏高不是此次產(chǎn)生裂紋的主要原因。

表2　AH36化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))　(%)

5優(yōu)化措施

煉鋼需加強(qiáng)鑄坯角部位的質(zhì)量控制，改善連鑄坯角部塑性，保證鑄坯角部質(zhì)量良好。煉鋼加強(qiáng)連鑄坯外形尺寸控制，減小倒梯形，為軋制創(chuàng)造良好條件。寬厚板廠優(yōu)化了粗軋軋制工藝，減小了寬展道次壓下量，改善了軋制變形效果。

6結(jié)語

本文主要論述了AH36的生產(chǎn)工藝。轉(zhuǎn)爐冶煉LG590CL的重點(diǎn)是終點(diǎn)成分控制，精煉操作的重點(diǎn)是增碳及脫氧。采用合理的脫氧合金化制度和良好的保護(hù)澆注措施，穩(wěn)定控制中間包的鋼水溫度、拉速和冷卻水量可以獲得較低的夾雜物含量和良好的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 張行剛.AH36船板鋼熱軋過程中再結(jié)晶行為的實(shí)驗(yàn)研究[J].熱加工工藝, 2010(12):21-23.

責(zé)任編輯鄭練

武漢重型機(jī)床集團(tuán)有限公司承攬長(zhǎng)征五號(hào)火箭筒段鉚接系統(tǒng)制造任務(wù)

中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)集團(tuán)公司下屬武漢重型機(jī)床集團(tuán)有限公司研制的大直徑鉚接焊專機(jī)將用于中國(guó)長(zhǎng)征五號(hào)重型運(yùn)載火箭項(xiàng)目筒段自動(dòng)化鉚接系統(tǒng)。大直徑筒段自動(dòng)化鉚接系統(tǒng)專機(jī)產(chǎn)品主要用于承擔(dān)長(zhǎng)征五號(hào)火箭大直徑筒段殼體的夾層夾緊、自動(dòng)鉆孔、劃窩、送釘和鉚接工作，能夠滿足3種高度的火箭產(chǎn)品的自動(dòng)化鉆鉚。武重集團(tuán)2014年先后為航空航天和軌道交通等領(lǐng)域提供了各類專機(jī)38臺(tái)(套)，未來武重集團(tuán)將以該項(xiàng)目為契機(jī)，堅(jiān)持以全價(jià)值鏈體系化精益管理戰(zhàn)略為主線，不斷加強(qiáng)技術(shù)可靠性研究，不斷提升市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，逐步實(shí)現(xiàn)“立足重型機(jī)床主業(yè)，打造相關(guān)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈”的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

——摘自中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司網(wǎng)

Analysis of Crack Formation Causes of High Strength Hull Plate

FAN Jiaxu

(Planning and Development Department, Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Abstract:Focused on the problem of scrap because of steel crack occurring on high strength ship body structure, through studying process of AH36 high strength ship body structure steel, analyzed metallographic and ingredient of the samples including the cause of crack, and provided control measures.

Key words:AH36, crack, analysis

收稿日期：2014-06-10

作者簡(jiǎn)介：范佳旭(1982-)，男，本科，工程師，主要從事冶金生產(chǎn)等方面的研究。

中圖分類號(hào)：TG 333

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B