對H 型鋼Q345E 生產(chǎn)工藝探究

管丙雨

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)型鋼廠，山東 萊蕪 271104）

前言

H 型鋼是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強(qiáng)重比更加合理的經(jīng)濟(jì)斷面高效型材，因其斷面與英文字母“H”相同而得名。H 型鋼具有抗彎能力強(qiáng)、施工簡單、節(jié)約成本和結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)、橋梁基礎(chǔ)、民用高層建筑，以及各種工業(yè)廠房及鍋爐鋼架等領(lǐng)域。Q345E 級(jí)H 型鋼綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，主要應(yīng)用于了鉆井平臺(tái)、高層建筑、橋梁閘壩、起重機(jī)械、運(yùn)輸車輛及船艦等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。為了滿足市場的需求，萊鋼研究開發(fā)了Q345E 級(jí)H 型鋼產(chǎn)品。該產(chǎn)品附加值高，能為企業(yè)創(chuàng)造較好大的經(jīng)濟(jì)效益。但在生產(chǎn)過程中，偶爾出現(xiàn)性能不合格的情況，且產(chǎn)品軋制節(jié)奏慢，影響產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本。

本文論述了Q345E的生產(chǎn)工藝，通過優(yōu)化軋制參數(shù)，利用軋后水冷等措施，研究了不同軋制工藝下Q345E的性能。

1 成分設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝

1.1 Q345E 化學(xué)成分

Q345E 化學(xué)成分見表1。

兩個(gè)試樣的化學(xué)成分如表1所示，試樣2的C、Si、Mn 的含量較試樣1的含量有所降 低，試樣2 的產(chǎn)品成本得到降低。

1.2 生產(chǎn)工藝

鐵水預(yù)處理-120t 轉(zhuǎn)爐冶煉-LF 精煉+喂線處理+軟吹氬-連鑄-加熱爐加熱-軋制-（軋后快冷）-矯直。

鋼坯煉鋼廠經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹、微合金化、LF 爐精煉處理等生產(chǎn)工序。采用鐵水直接人爐，降低鐵水硫含量，適當(dāng)增加渣量和強(qiáng)化爐內(nèi)反應(yīng)條件控制強(qiáng)化脫硫、脫磷，降低鋼水硫磷含量。連鑄時(shí)采用低過熱度澆注及優(yōu)化配水制度等工藝措施，改善鋼坯內(nèi)部及表面質(zhì)量。在型鋼廠，坯料經(jīng)自動(dòng)控制燃燒的步進(jìn)式加熱爐加熱，再經(jīng)高壓水除鱗、BD 機(jī)開坯軋制、X-H 可逆萬能精軋等工藝過程完成軋制。試樣1（原生產(chǎn)工藝）在軋制時(shí)未經(jīng)軋后快冷，試樣2（優(yōu)化后生產(chǎn)工藝）在軋制經(jīng)快冷后矯直。

2 不同生產(chǎn)工藝研究

以寬翼緣H 型鋼 H350×350×12×19的兩個(gè)樣（分別命名為1號(hào)樣和2號(hào)樣）進(jìn)行不同軋制工藝的軋制實(shí)驗(yàn)，考察了不同生產(chǎn)工藝對鋼板性能的影響。

1號(hào)樣加熱溫度控制在1270℃-1280℃。在1180℃左右實(shí)行開坯軋制，精軋終軋溫度850℃。軋制后矯直。1號(hào)樣采用7 道次軋制，各道次的腹板、翼緣伸長率較小。單道次翼緣與腹板伸長率的比值大于1，能防止出現(xiàn)腹板波浪。對于寬翼緣規(guī)格產(chǎn)品，如該比值過大，翼緣將對腹板產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，出現(xiàn)腹板厚度不均勻現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生腹板孔洞。

1號(hào)樣加熱溫度控制在1260℃-1270℃。在1160℃左右實(shí)行開坯軋制，坯料在萬能粗軋區(qū)前待溫至950℃進(jìn)人精軋機(jī)組軋制,精軋終軋溫度870℃。2號(hào)樣采用5 道次軋制，開坯軋制溫度較1號(hào)樣有所降低，精軋終軋溫度較1號(hào)樣升高20℃左右。2號(hào)樣軋制后經(jīng)快冷裝置水冷，然后矯直。1號(hào)樣和2號(hào)樣的物理性能如表3 所示。軋件在精軋機(jī)組能否減道次軋制決定于軋制各道次伸長率的大小。目前BB1 大部分坯型的道次伸長率一般為1.07～1.20，距離TM 精軋機(jī)最大道次伸長率1.30的設(shè)計(jì)值還相差很遠(yuǎn)，將7 道次軋制減為5 道次軋制完全可行。

由表3 可知，1號(hào)樣的屈服強(qiáng)度為365 MPa，抗拉強(qiáng)度為510 MPa，延伸率和沖擊功均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。2號(hào)樣經(jīng)過減少軋制道次，增加軋后快冷后，屈服強(qiáng)度為和抗拉強(qiáng)度分別為380 Mpa和550 MPa，較1號(hào)樣有所增加。延伸率和沖擊功未見明顯變化。

對熱軋后的兩塊鋼進(jìn)行取樣，試樣經(jīng)打磨拋光后用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，采用金相顯微鏡觀察試樣的組織形貌。兩塊鋼板金相照片如下圖所示：

圖1 軋后金相組織Fig.1 Microstructure of Q345E after rolling

?

由圖1(a)可知，試樣1 軋制后組織為鐵素體與珠光體混合物，晶粒度7.5 級(jí)，帶狀組織3 級(jí)左右。采用5 道次軋制，且經(jīng)過水冷后，鋼板晶粒度在8 級(jí)左右，中心帶狀2.5 級(jí)。采用5 道次軋制工藝的鋼材，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較采用7 道次軋制有所提高，各項(xiàng)性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。這主要是由于采用5 道次軋制后，軋制壓縮量增大，雖然終軋溫度有所升高，鋼材內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生部分回復(fù)，但是鋼材經(jīng)過軋制快冷后，內(nèi)部組織進(jìn)行相轉(zhuǎn)變時(shí)，形核點(diǎn)較多，鋼材晶粒大小得到有效控制。鋼材晶粒減小，有助于強(qiáng)度的增加。萬能軋機(jī)伸長率設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下總原則：第1道次由于BD 來料形狀較差，為了便于咬人，伸長率取值比較小，2～4 道次較大，最后道次最小，以控制好成品尺寸。試樣2 采用5 道次軋制工藝，軋制后快速冷卻，能能保證在軋機(jī)能力范圍內(nèi)，總延伸系數(shù)不變的原則下增加單道次的伸長率，可有效減小晶粒尺寸，提高鋼材物理性能。

結(jié)論

通過降低加熱溫度，提高終軋溫度，適當(dāng)加大各道次壓縮比，增加軋后水冷等工藝調(diào)整，在軋機(jī)能力范圍內(nèi)，縮短了軋件的軋制時(shí)間，從而減少了軋件軋制過程中的溫降，保證鋼材的物理性能，產(chǎn)能得到大幅提升。同時(shí)，通過調(diào)整生產(chǎn)工藝，減少了鋼材中合金含量，有效降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的效益。

[1] 郭娟，吳迪.H 型鋼軋后控制冷卻的研究與應(yīng)用[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2007，(5):40-43.

[2] 程鼎.高強(qiáng)度H 型鋼的研究與開發(fā)[J].中國冶金，2008（4）：39-41.