GR65美標(biāo)熱軋槽鋼的研制與開發(fā)

趙明亞 李璟 程坦 趙陳生

(安陽鋼鐵股份有限公司 )

GR65美標(biāo)熱軋槽鋼的研制與開發(fā)

趙明亞 李璟 程坦 趙陳生

(安陽鋼鐵股份有限公司 )

根據(jù)市場需求，安鋼通過合理的化學(xué)成分、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)及嚴(yán)密的生產(chǎn)組織，在100 t轉(zhuǎn)爐—LF精煉爐—120 mm×120 mm連鑄方坯—400型材機(jī)組生產(chǎn)線上研制開發(fā)出GR65美標(biāo)熱軋槽鋼。通過內(nèi)部檢驗(yàn)分析及用戶使用跟蹤，產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量穩(wěn)定，完全滿足美標(biāo)ASTM A572的技術(shù)要求。

GR65 美標(biāo)槽鋼 研制開發(fā)

ABSRACT According to the demand of market, GR65 hor-roll channel steel is developed by 100 t converter - LF purification furnace - 120 mm×120 mm con-casting billet - 400 profile machine set based on reasonable chemistry element, technological parameter design. Through the internal test analysis and user tracking, product quality is stable, fully meet the requirements of American Standard ASTM A572 technology.

0 前言

GR65美標(biāo)槽鋼主要用于制造電力鐵塔、橋梁、船舶及工程機(jī)械等。同時(shí)，美標(biāo)槽鋼也是國外鐵路橋梁結(jié)構(gòu)架、軍用應(yīng)急橋梁鋼結(jié)構(gòu)件的原材料。近年來，隨著中國鋼鐵產(chǎn)能的過剩，國內(nèi)制造業(yè)則將市場轉(zhuǎn)向了國際，鋼鐵產(chǎn)品出口需求量日益增加。安鋼本著搶占國際市場，擴(kuò)大型材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而提高型材機(jī)組的創(chuàng)效能力，在100 t轉(zhuǎn)爐—LF精煉爐—120 mm×120 mm連鑄方坯—400型材機(jī)組順利研制開發(fā)出GR65美標(biāo)C4×7.25規(guī)格熱軋槽鋼。

1 工藝流程

100 t轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→120 mm×120 mm連鑄方坯→連續(xù)推鋼式加熱爐→2×Φ500 mm3輥軋機(jī)+5×Φ400 mm軋機(jī)→往復(fù)小車撥爪式冷床→400 t冷剪→移鋼臺架→Φ550 mm10輥轎直機(jī)→檢查、收集、計(jì)量→成品入庫。

2 成分設(shè)計(jì)及工藝控制

2.1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

GR65為高強(qiáng)度低合金鈮-釩結(jié)構(gòu)鋼，化學(xué)成分設(shè)計(jì)依據(jù)美標(biāo)ASTM A572及用戶技術(shù)要求，在傳統(tǒng)的Q345B的基礎(chǔ)上添加了微量合金元素V、Nb,以此細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，改善焊接性能。同時(shí)，采取窄的碳當(dāng)量控制范圍，使其具有良好的可焊性，既可滿足對焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)的要求，又可保證其較好的韌性[1]。

GR65美標(biāo)槽鋼內(nèi)控化學(xué)成分設(shè)計(jì)要求見表1。

表1 GR65美標(biāo)熱軋槽鋼化學(xué)成分/ %

注：1.CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15； 2.釩微合金化采用釩氮合金。

2.2 冶煉工藝控制

GR65是國際上一種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。它原是美國材料試驗(yàn)協(xié)會的一種鋼材的牌號，全稱為ASTM572 GR65。由于用戶主要用于應(yīng)急鐵橋結(jié)構(gòu)架的焊接，對其GR65美標(biāo)熱軋槽鋼的強(qiáng)度、韌性等綜合性能提出了較高要求，所以嚴(yán)格的冶煉及連鑄工藝過程控制是保證產(chǎn)品綜合性能的關(guān)鍵。

2.2.1 冶煉工藝控制

首先要求吹煉過程中早化渣，全程化好渣，控制中后期爐渣返干，終點(diǎn)鋼水平均P≤0.015%、C≤0.080%；控制出鋼溫度為：1615 ℃～1635 ℃；使用硅錳鐵合金和硅鐵合金脫氧合金化；終脫氧加硅鋁鈣鋇合金。

2.2.2 LF精煉工藝控制

實(shí)際精煉控制時(shí)間為35 min～50 min，白渣保持時(shí)間≥10 min；硅錳等合金加入后，軟攪2 min～3 min后加入釩氮及鈮鐵合金。出鋼前8 min之內(nèi)嚴(yán)禁加合金及輔料，軟攪拌時(shí)間≥10 min。

2.2.3 連鑄工藝控制

中間包液面加覆蓋劑保溫，中間包到結(jié)晶器采用浸入式水口保護(hù)澆注，防止鋼流二次氧化，結(jié)晶器液面加保護(hù)渣。為保證鑄坯質(zhì)量，連鑄拉速控制在3 m/min～3.25 m/min。同時(shí)，嚴(yán)格控制鑄坯斷面尺寸及表面質(zhì)量。

2.3 軋制工藝控制

(1)由于美標(biāo)槽鋼外形與國標(biāo)槽鋼有所區(qū)別，美標(biāo)槽鋼斷面如圖1所示；美標(biāo)槽鋼的腰厚、腰高及腿寬等外形尺寸與國標(biāo)槽鋼相差較大(見表2)，因此軋鋼工藝變化大，孔型系統(tǒng)及生產(chǎn)調(diào)整難度增加。在孔型設(shè)計(jì)上采用大斜度孔型系統(tǒng)，孔型側(cè)壁斜度比彎腰系統(tǒng)還要大，有效減少軋輥重車量的同時(shí)軋槽深度較淺，有效保證軋輥強(qiáng)度；而且更容易脫槽，在輥道中運(yùn)行更加平穩(wěn)，不容易翻轉(zhuǎn)，有效降低軋制難度。

d-腰高； bf-腿寬； tw-腰厚； tf-平均腿厚；

(2)為減少GR65鋼坯在加熱爐內(nèi)高溫區(qū)停留時(shí)間,防止奧氏體晶粒粗大，影響軋材綜合性能，生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先安排少量試軋料進(jìn)行試軋，待生產(chǎn)順行后，方可進(jìn)行美標(biāo)槽鋼的生產(chǎn)。

(3)為更好確保軋材外形尺寸精度，生產(chǎn)過程采取了均衡加熱溫度，嚴(yán)格控制軋制節(jié)奏，開軋溫度平均控制在1080 ℃～1180 ℃；終軋溫度為870 ℃～940 ℃。

3 實(shí)物質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果

3.1 化學(xué)成分控制

GR65美標(biāo)槽鋼化學(xué)成分控制水平見表3。

3.2 力學(xué)性能檢驗(yàn)

GR65美標(biāo)槽鋼的力學(xué)性能和工藝性能檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 GR65美標(biāo)槽鋼化學(xué)成分控制水平

/%

表4 GR65美標(biāo)槽鋼力學(xué)性能和工藝性能

注：1.拉伸、彎曲試樣均為縱向試驗(yàn)； 2.斷后伸長率采用50 mm標(biāo)距。

從表3和表4可以看出，GR65美標(biāo)槽鋼化學(xué)成分控制穩(wěn)定，力學(xué)及工藝性能檢驗(yàn)值完全滿足美標(biāo)A572/A572M技術(shù)要求。

3.3 金相組織及鋼中夾雜物分析

對其GR65美標(biāo)槽鋼進(jìn)行金相組織、晶粒度及鋼中非金屬夾雜進(jìn)行檢驗(yàn)分析，其金相組織為均勻的鐵素體+珠光體。鐵素體晶粒度平均達(dá)到8～8.5級(如圖2所示)。鋼中帶狀組織0.5～1級。

圖2 C4×7.25規(guī)格 GR65美標(biāo)槽鋼金相組織 ×500

3.4 美標(biāo)槽鋼外觀尺寸檢查

外觀尺寸檢測見表5。

表5 美標(biāo)槽鋼外觀尺寸檢測

/mm

4 用戶使用結(jié)果

首批C4×7.25美標(biāo)槽鋼應(yīng)用到某工程項(xiàng)目，加工成鐵橋結(jié)構(gòu)架(見圖3)—酸洗—鍍鋅—出口國外。

圖3 鐵橋結(jié)構(gòu)架

C4×7.25美標(biāo)槽鋼力學(xué)性能及化學(xué)成分經(jīng)專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測。其結(jié)果與生產(chǎn)檢測數(shù)據(jù)基本相當(dāng)，完全能夠滿足ABS認(rèn)證及出口要求。但從產(chǎn)品外觀質(zhì)量上，還有待進(jìn)一步改善。特別是槽鋼端部的外緣斜度偏大問題還需通過工藝改進(jìn)，加以改善，以期全面達(dá)到用戶使用要求。

5 結(jié)語

(1)在安鋼目前工藝裝備條件下，通過合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)控制，嚴(yán)密的生產(chǎn)組織，在100 t轉(zhuǎn)爐—LF精煉—400型材機(jī)組生產(chǎn)線研制開發(fā)GR65美標(biāo)槽鋼是完全可行的。

(2)GR65美標(biāo)槽鋼的研發(fā)成功，不僅可以充分發(fā)揮公司型材軋機(jī)的設(shè)備能力，而且還更好地滿足了用戶開辟國外市場的需求，同時(shí)也成為安鋼新產(chǎn)品創(chuàng)效的又一亮點(diǎn)。

(3)美標(biāo)槽鋼的研制開發(fā)，為進(jìn)一步采用國外、國際標(biāo)準(zhǔn)如：美標(biāo)、英標(biāo)及歐標(biāo)等開發(fā)型鋼產(chǎn)品積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支撐。

[1] 潘國平,宋強(qiáng), 喻能利, 等.按美標(biāo)生產(chǎn)出口 H 型鋼的質(zhì)量控制[J].鋼鐵,2002,37(8):33-36.

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RESEARCH AND DEVELOPMENT OF GR65 HOT-ROLLED CHANNEL STEEL UNDER AMERICAN STANDARD

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(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd)

GR65 American standard channel steel development