萊鋼薄規(guī)格耐低溫鋼板的生產(chǎn)實(shí)踐

張　鵬（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司寬厚板事業(yè)部，山東萊蕪271104）

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萊鋼薄規(guī)格耐低溫鋼板的生產(chǎn)實(shí)踐

張鵬
（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司寬厚板事業(yè)部，山東萊蕪271104）

摘要：對(duì)8 mm厚度-45℃耐低溫沖擊鋼板在萊鋼4 300 mm寬厚板生產(chǎn)線的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行分析，優(yōu)選并確定了最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)，C 0.12%～0.15%，Mn 1.25%左右，Nb、Ti 0.015%，P、S元素和其他雜質(zhì)盡可能低；鑄坯出爐溫度1 200～1 240℃，溫差20℃內(nèi)；中間坯厚度48 mm左右；精軋開軋溫度穩(wěn)定在1 050℃左右，精軋7道次，終軋溫度控制在830℃左右。

關(guān)鍵詞：薄規(guī)格鋼板；-45℃耐低溫沖擊；加熱溫度；終軋溫度

近幾年，用戶對(duì)8 mm薄規(guī)格鋼板耐-45℃低溫沖擊低合金鋼板的需求量增長(zhǎng)迅速。薄規(guī)格寬厚板產(chǎn)品軋制過程中極易出現(xiàn)浪形、翹頭、扣頭、鐮刀彎等板形不良現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)刮框、軋廢等嚴(yán)重問題，性能則易出現(xiàn)強(qiáng)度高、塑性和韌性差的現(xiàn)象，生產(chǎn)難度大［1-4］。同時(shí)，寬厚板產(chǎn)品嚴(yán)格的使用環(huán)境要求和用戶使用需求的日漸提高，又要求寬厚板產(chǎn)品必須在輕量化、低成本的基礎(chǔ)上追求更高的綜合力學(xué)性能，特別是耐低溫沖擊性能。結(jié)合萊鋼4 300 mm寬厚板生產(chǎn)線8 mm薄規(guī)格-45℃耐低溫沖擊鋼板的生產(chǎn)實(shí)踐，研究分析化學(xué)成分、軋制工藝參數(shù)等對(duì)鋼板耐低溫沖擊韌性的影響規(guī)律，優(yōu)選并確定了最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)，使該產(chǎn)品具備了穩(wěn)定批量生產(chǎn)能力。

1　化學(xué)成分要求

由于所生產(chǎn)薄規(guī)格-45℃耐低溫沖擊鋼板產(chǎn)品的規(guī)格相對(duì)較集中，同時(shí)為了使研究更具針對(duì)性，故所選用6個(gè)實(shí)例均為同一規(guī)格鋼板，鑄坯尺寸200 mm×1 500 mm，鋼板尺寸8 mm×2 600 mm。生產(chǎn)鋼板的化學(xué)成分控制以及用戶要求情況見表1。1#和2#鋼板不添加Nb、Ti合金元素，其他化學(xué)成分含量基本一致；3#和4#鋼板均添加0.015%左右的Nb、Ti元素，其他化學(xué)成分含量基本一致；5#和6#鋼板均添加0.022%左右的Nb元素和0.015%左右的Ti元素，6#鋼板的鋼板碳含量較低。

2　軋制工藝控制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝控制情況，生產(chǎn)8 mm厚度薄規(guī)格鋼板時(shí)，當(dāng)中間坯厚度在50 mm以上時(shí)，更容易出現(xiàn)浪形、刮框和軋廢等問題。為保證板形，避免生產(chǎn)事故發(fā)生，通常設(shè)定中間坯厚度在40～48 mm，鑄坯出爐表面與心部溫差一般控制在10℃以內(nèi)。所選取鋼板的實(shí)際生產(chǎn)工藝控制情況見表2。

表1　鑄坯化學(xué)成分%

表2　生產(chǎn)工藝控制情況

從生產(chǎn)工藝控制情況看，6支鋼板使用鑄坯尺寸和成分尺寸均一致。為了降低軋制難度，利于軋制過程中的板形控制，鑄坯出爐溫度控制在1 190℃以上，并且鑄坯在均熱段停留50 min以上，以保證鑄坯表面與心部溫差控制在20℃以內(nèi)；為保證鋼板表面質(zhì)量，除鱗機(jī)（水壓32 MPa）上下集管全部投入，以保證除鱗效果；鋼板采用2階段軋制，粗軋階段采用大壓下模式，展寬后最后兩道的壓下率達(dá)25%～32%；當(dāng)鑄坯出爐溫度在1 210℃以上時(shí)，鋼板的精軋開軋溫度穩(wěn)定在1 055℃左右，精軋階段首道次必須除鱗，其余道次根據(jù)厚度規(guī)格和溫度控制要求進(jìn)行選擇，從而保證除鱗效果；為避免軋廢和生產(chǎn)事故發(fā)生，保證鋼板板形，鋼板中間坯厚度設(shè)定40～48 mm。受精軋道次數(shù)影響，鋼板的終軋溫度存在較大差異：精軋5道時(shí)，終軋溫度一般在870℃以上；精軋7道時(shí)，終軋溫度一般在835℃左右。鋼板軋后熱矯、空冷。

3　產(chǎn)品組織性能分析

8 mm厚薄鋼板的力學(xué)性能檢測(cè)情況見表3。鋼板金相組織見圖1。

表3　鋼板力學(xué)性能

圖1　鋼板金相組織

由表3可以知道，1#鋼板的強(qiáng)度指標(biāo)和斷后伸長(zhǎng)率富余量較好，但是低溫沖擊性能差；2#鋼板的強(qiáng)度指標(biāo)富余量較好，沖擊性能合格，但是存在波動(dòng)；3#鋼板的斷后伸長(zhǎng)率富余量較小，沖擊性能合格，但是富余量較小，并且頁(yè)存在波動(dòng)；4#鋼板的強(qiáng)度指標(biāo)、斷后伸長(zhǎng)率和低溫沖擊性能均較理想；5#鋼板的強(qiáng)度偏高，斷后伸長(zhǎng)率富余量較好，低溫沖擊性能合格，但是也存在較大波動(dòng)，并且單值富余量??；6#鋼板的強(qiáng)度指標(biāo)、斷后伸長(zhǎng)率和低溫沖擊性能均較理想。

由圖1可知：1#和2#鋼板的晶粒較粗大，尺寸均勻，帶狀組織級(jí)別相對(duì)較高；3#和4#鋼板的晶粒細(xì)小均勻，晶粒度9.5級(jí)左右，帶狀組織2.0級(jí)左右；5#和6#鋼板的晶粒更加細(xì)小，尺寸均勻，帶狀組織1.5級(jí)左右，控制良好。

經(jīng)大批量生產(chǎn)及用戶抽檢發(fā)現(xiàn)：采用2#鋼板相同工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品低溫沖擊韌性不合格質(zhì)量問題比例較大；采用3#、5#鋼板相同工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖擊韌性整體波動(dòng)較大且富余量較小，存在一定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)；采用4#、6#鋼板相同工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品各項(xiàng)性能均較理想，但是4#鋼板的生產(chǎn)成本低于6#鋼板。

4　產(chǎn)品質(zhì)量分析及改進(jìn)

1）1#和2#鋼板不添加Nb、Ti元素，鋼板沖擊性能較低，并且存在較大的波動(dòng)，微觀組織分析發(fā)現(xiàn)，鋼板的晶粒度8～9級(jí)，帶狀組織3.0級(jí)左右；添加Nb、Ti元素之后，鋼板的低溫沖擊性能得到顯著提高，微觀組織分析發(fā)現(xiàn)，鋼板晶粒細(xì)化明顯，帶狀組織也有較明顯減輕。因此，為保證-45℃低溫沖擊性能，應(yīng)適量添加Nb、Ti微合金元素，盡可能降低P、S元素和其他雜質(zhì)含量。同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低C、Mn元素含量，以保證較理想的強(qiáng)度性能富余量。

2）薄規(guī)格鋼板生產(chǎn)對(duì)加熱溫度要求較高，較高的出爐溫度可以降低軋制難度，利于板形控制，但是溫度過高會(huì)影響鋼板性能，甚至產(chǎn)生過熱、過燒現(xiàn)象。根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際，綜合考慮軋制、性能、能耗等因素，將加熱溫度控制在1 200～1 240℃，同時(shí)，控制好板坯表面與心部溫差，以避免軋制時(shí)出現(xiàn)翹頭、扣頭等板形問題。

3）根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際，為利于板形控制，采用較高的精軋開軋溫度（1 050℃左右）和較小的中間坯厚度（50 mm以下）。同時(shí)，為了保證鋼板具有較好的綜合力學(xué)性能，特別是耐低溫沖擊韌性，必須充分發(fā)揮軋制過程的物理冶金作用，使晶粒得到充分細(xì)化，這就要求保證較低的精軋終軋溫度。通過軋制工藝分析發(fā)現(xiàn)，中間坯厚度直接影響精軋道次數(shù)，進(jìn)而影響精軋終軋溫度的控制，因此，應(yīng)采用相對(duì)較大的中間坯倍數(shù)（6倍），盡可能將精軋道次限定為7道，最終使精軋終軋溫度控制在830℃左右。

5　結(jié)論

1）為了獲得較理想的綜合力學(xué)性能，特別是提高并穩(wěn)定-45℃低溫沖擊韌性，同時(shí)兼顧生產(chǎn)成本，化學(xué)成分控制為：C 0.12%～0.15%，Mn 1.25%左右，Nb、Ti 0.015%，P、S元素和其他雜質(zhì)盡可能低。

2）為了降低軋制難度，利于后續(xù)軋制過程中的板形控制應(yīng)做到以下兩點(diǎn)：鑄坯出爐溫度應(yīng)控制在1 200～1 240℃，并且要控制好鑄坯上、下表面與心部溫差；中間坯厚度控制在48 mm左右。

3）經(jīng)過軋制工藝、性能、微觀組織綜合對(duì)比分析，確定其最佳軋制工藝為：精軋開軋溫度1 050℃左右，中間坯厚度48 mm左右，精軋限定7道次以保證終軋溫度控制在830℃左右。

參考文獻(xiàn)：

［1］宋志超.濟(jì)鋼中板廠高強(qiáng)度薄規(guī)格板高效軋制技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用［J］.寬厚板，2009，15（3）：7-10.

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［3］梁玉超，劉朋，趙善杰.中厚板廠薄規(guī)格鋼板軋制技術(shù)開發(fā)［J］.山東冶金，2014，36（3）：13-16.

［4］李鑫磊，王立堅(jiān)，董占斌，等.4 300 mm寬厚板軋機(jī)軋制8 mm厚鋼板生產(chǎn)實(shí)踐［J］.軋鋼，2013，30（5）：49-51.

Production Practice of Thin Gauge Low-temperature Tolerant Steel Plates in Laiwu Steel

ZHANG Peng
（The Heavy Plate Business Division of Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China）

Abstrraacctt:: Through analyzing the production practice of thickness 8mm low-temperature tolerant plates at -45℃in 4 300 mm heavy plate production line in Laiwu Steel, the design of optimum process parameters was optimized and confirmed. The process parameters were designed as follows: C 0.12% ~ 0.15%, Mn is about 1.25%, Nb, Ti is 0.015%, P and S elements and other impurities is as low as possible; the discharging temperature of slabs was 1 200~1 240℃, their temperature difference was controlled within 20℃. The thickness of intermediate slabs was 48 mm; the start rolling temperature in the finishing rolling period was about 1 050℃, with 7 passes in finishing period, and the finishing temperature was controlled at 830℃. The stable batch supplying of this product was realized.

Key worrddss:: steel plates; low-temperature impact at -45℃; heating temperature; finishing temperature

作者簡(jiǎn)介：張鵬，男，1983年生，2009年畢業(yè)于北京科技大學(xué)材料加工工程專業(yè)，碩士?，F(xiàn)為萊鋼寬厚板事業(yè)部工程師，從事寬厚板產(chǎn)品的研發(fā)和技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-01-26

中圖分類號(hào)：TG335.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-4620（2015）06-0017-03