美標(biāo)A588 Grade A耐候結(jié)構(gòu)鋼板試制開發(fā)

高立福，侯剛，張永菊

（山鋼股份萊蕪分公司，山東萊蕪271104）

美標(biāo)A588 Grade A耐候結(jié)構(gòu)鋼板試制開發(fā)

高立福，侯剛，張永菊

（山鋼股份萊蕪分公司，山東萊蕪271104）

采用無Ni成分設(shè)計(jì)體系，配合后續(xù)控軋控冷工藝，組織了美標(biāo)耐候低合金鋼A588 Grade A的試生產(chǎn)。試生產(chǎn)過程中，通過適當(dāng)優(yōu)化加熱工藝，避免了鋼板表面氧化鐵皮清除不凈的問題，最終生產(chǎn)出質(zhì)量符合ASTM A588/A588M—2010標(biāo)準(zhǔn)要求的A588 Grade A耐候低合金鋼板。

A588 Grade A耐候鋼；產(chǎn)品開發(fā)；力學(xué)性能；表面質(zhì)量

1　前言

耐候鋼是指在普通低合金鋼中加入少量Cu、Cr、Ni等合金元素，使鋼表面銹層和基體之間形成一層致密且與基體金屬粘附性強(qiáng)的非晶態(tài)氧化層，阻止大氣中的氧和水向鋼鐵基體滲入，減緩腐蝕，從而使鋼具有良好耐腐蝕性能［1］。但是Ni元素的成本很高，在降本增效壓力下，萊鋼4 300 mm寬厚板生產(chǎn)線成功開發(fā)不含Ni的A588 Grade A耐候鋼板，低成本優(yōu)勢(shì)明顯，滿足了市場(chǎng)需求。

2　技術(shù)要求

2.1化學(xué)成分設(shè)計(jì)

Cu是提高鋼板耐大氣腐蝕性能最主要的、最普遍使用的合金元素，因?yàn)樵诖髿飧g過程中，Cu起活性陰極的作用，可使鋼產(chǎn)生陽極鈍化，從而降低鋼的腐蝕速度。Cr也能在鋼板表面形成致密的氧化膜，提高鋼的鈍化能力，使銹層生長速度減慢。但由于Cu的選擇氧化，單獨(dú)加入的Cu會(huì)在鋼表面富集，易導(dǎo)致含Cu鋼在生產(chǎn)過程出現(xiàn)熱裂紋，俗稱“銅脆”。這是因?yàn)镃u對(duì)奧氏體轉(zhuǎn)變有延緩作用，隨著Cu含量增加，鋼的第Ⅲ脆性區(qū)變寬，脆性溫度區(qū)間增大。在鋼中加入Ni可提高第Ⅲ脆性區(qū)塑性和最小斷面收縮率，改善鋼的高溫塑性，同時(shí)Ni也是對(duì)耐大氣腐蝕性能有效的元素。當(dāng)Cu、Ni、Cr同時(shí)加入時(shí)，其耐腐蝕性尤為明顯［2］。但對(duì)于不含Ni耐候鋼板，從加熱時(shí)間、出爐溫度、優(yōu)化排產(chǎn)等方面進(jìn)行改善，也可減少“銅脆”缺陷的發(fā)生［3］。

結(jié)合ASTM A588/A588M—2010標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)A588 Grade A熔煉成分見表1。同時(shí)采取控制鋼中夾雜物含量、形態(tài)及尺寸等提高鋼水純凈度的措施，改善鋼材耐腐蝕性。

表1　A588 Grade A鋼標(biāo)準(zhǔn)成分要求及設(shè)計(jì)熔煉成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

2.2工藝路線設(shè)計(jì)

為了保證鋼水純凈度，保證后續(xù)鋼板表面質(zhì)量和力學(xué)性能要求，設(shè)計(jì)的工藝路線為：KR鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF→RH→鑄坯連鑄→鑄坯緩冷→表面檢查→加熱→粗軋→精軋→ACC→精整→檢驗(yàn)→入庫。

2.3軋制工藝設(shè)計(jì)

2.3.1加熱工藝

含Cr、Cu合金元素的耐大氣腐蝕板坯在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很黏的氧化鐵皮，如不采取適當(dāng)措施去除，就會(huì)殘留在鋼板表面，造成氧化鐵皮缺陷。為此，通過控制加熱爐的爐內(nèi)氣氛，采用還原或弱氧化氣氛加熱，對(duì)鑄坯采用高溫、快燒、快軋的工藝制度，具體在爐時(shí)間≤360 min，均熱時(shí)間≥40 min，出爐溫度1 210～1 280℃，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)某[壓力，避免鋼板表面氧化鐵皮殘留［4］。

2.3.2控軋控冷工藝

鋼中添加的Cu、Cr、V等合金元素將通過固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化的方式提高鋼板的強(qiáng)度和韌性，采用兩階段軋制：在奧氏體再結(jié)晶溫度區(qū)采用高溫大壓下，第一道次壓下率＞10%，后面至少3個(gè)道次＞13%，充分破碎連鑄板坯的晶粒，獲得細(xì)小均勻的奧氏體晶粒；在奧氏體未再結(jié)晶溫度區(qū)累計(jì)壓下率＞45%，單道次壓下率＞12%，最后一道次根據(jù)板形可做適當(dāng)調(diào)整，關(guān)鍵參數(shù)見表2。

表2　A588 Grade A鋼控軋控冷關(guān)鍵參數(shù)

3　試制結(jié)果分析

3.1鑄坯質(zhì)量

鋼水的熔煉成分滿足設(shè)計(jì)要求，連鑄坯斷面尺寸200 mm×1 800 mm，表面無缺陷，酸洗角樣未發(fā)現(xiàn)裂紋。鑄坯取硫印試樣進(jìn)行內(nèi)部缺陷評(píng)級(jí)。連續(xù)抽檢結(jié)果：中心偏析≤C1.0級(jí)，中心疏松≤1.0級(jí)，未見其他缺陷，鑄坯質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3.2加熱爐溫度控制

預(yù)熱段700～850℃，加熱段1 215～1 230℃，均熱段1 225～1 240℃。在爐時(shí)間300～350 min，均熱時(shí)間50～80 min，出爐溫度1 210～1 240℃。鑄坯出爐后快速運(yùn)至除鱗箱進(jìn)行除鱗，確保除鱗設(shè)備及除鱗水壓力正常，除鱗上下集管全部投入，從而保證除鱗效果。

3.3鋼板力學(xué)性能

共試軋5個(gè)厚度規(guī)格（8、12、20、25、30 mm）鋼板，綜合ASTM A588/A588M—2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和用戶使用要求，進(jìn)行橫向拉伸試驗(yàn)和-40℃縱向沖擊附加試驗(yàn)，試樣均取自1/4板寬，檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3　A588 Grade A鋼橫向拉伸性能及沖擊韌性

ASTM A588/A588M—2010標(biāo)準(zhǔn)要求厚度≤100 mm的鋼板ReL≥345 MPa，Rm≥485 MPa，A20≥18%。由表2可知，鋼板拉伸性能富余量合理，其中屈服強(qiáng)度富余量110～125 MPa，抗拉強(qiáng)度富余量60～85 MPa，延伸率富余量10%～15%；此外，對(duì)鋼板-40℃縱向沖擊性能進(jìn)行附加檢驗(yàn)，除8 mm規(guī)格采用小尺寸試樣沖擊單值稍低外，整體沖擊值均在170 J以上，低溫沖擊韌性優(yōu)良。

利用掃描電鏡對(duì)8 mm和30 mm厚度規(guī)格鋼板縱向沖擊試樣斷口進(jìn)行分析，試樣斷口全部為韌性斷口，斷口形貌見圖1，斷口上韌窩數(shù)量較多，而且絕大部分為等軸韌窩，韌窩較深且分布均勻。

3.4鋼板金相組織

鋼的基體組織對(duì)腐蝕性能有很大影響，應(yīng)盡量避免復(fù)相組織，組織越均勻和單一，其耐腐蝕性能越好［5］。

圖1　不同厚度規(guī)格鋼板沖擊試樣斷口形貌

以30 mm厚鋼板為例，試樣經(jīng)研磨、拋光后，在金相顯微鏡下觀察鋼板的原始組織。鋼板200×、500×的金相組織如圖2所示。

由圖2可以知道，鋼板組織以鐵素體+少量珠光體組織為主，帶狀組織已經(jīng)基本消除，有助于提高耐蝕性。

3.5表面質(zhì)量

鋼板表面不存在裂紋、折疊等影響使用的缺陷。外形優(yōu)良，端部鋸切整齊，不存在毛邊、毛刺、切斜等缺陷。

4　結(jié)語

采用低C、低Mn、無Ni成分設(shè)計(jì)及控軋控冷工藝，成功開發(fā)的8～30 mm規(guī)格A588 Grade A耐候鋼板，綜合力學(xué)性能及表面質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)及用戶使用要求。鋼中除了添加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的具有抗大氣腐蝕能力的Cu、Cr等元素外，不添加Ni等貴重合金元素，成本較低，目前已經(jīng)完成訂單交付7 000余t，噸鋼效益在300元以上。

［1］陳勇.耐候鋼的發(fā)展及開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)淺析［J］.新疆鋼鐵，2006（4）：1-3.

［2］張麗，李成斌，宋國彬.含Cu鋼連鑄高溫延塑性研究［J］.寶鋼技術(shù)，2010（6）：44-47.

［3］韓樂.耐候鋼銅脆缺陷的分析與控制［J］.河北冶金，2014（9）：12-15.

［4］鐘遠(yuǎn)標(biāo)，何小芳，李金象.Cu、Ni對(duì)鋼水質(zhì)量和鋼材性能的影響［J］.冶金叢刊，1999（4）：40-42.

［5］秦樹超，董志強(qiáng).耐候鋼的發(fā)展及技術(shù)難點(diǎn)淺析［C］//河北省2010年煉鋼-連鑄-軋鋼生產(chǎn)技術(shù)與學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（上），2010：16.

Abstrraacctt：Combining the design of no Ni chemical composition with rolling process，the development of A588GrA weathering steels was introduced this article.In the process of trial production，by appropriate optimizing heating process，the problems of poor descaling for steel plate surface were avoided.The A588GrA weathering steel plates that meet the standard requirements of ASTM A588/A588M-2010 were produced successfully.

Key worrddss：A588 Grade A weathering steel；product development；mechanical property；surface quality

信息園地

單位名稱和符號(hào)常見錯(cuò)誤用法

1）錯(cuò)將ppm等當(dāng)作單位使用。ppm、pphm、ppb為英文的縮寫，并不是計(jì)量單位的符號(hào)，也不是數(shù)學(xué)符號(hào)。他們所表示的含義為：ppm，parts per million，10-6；pphm，parts per hundred million，10-8；ppb，parts per billion，10-9（美、法等）或10-12（英、德等）。

因此不能當(dāng)作單位，如12 ppm應(yīng)改為12×10-6。

2）用%（m/m）或%（V/V）等錯(cuò)誤表示。由于百分是純數(shù)字，所以質(zhì)量百分或體積百分的說法是無意義的，也不能在百分符號(hào)上附加其他信息。可選用量的名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)等表示。

如硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，或w（H2SO4）=5%。錯(cuò)誤用法是硫酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，或H2SO4%=5%。（燕明宇）

Development of American Standard Weathering Low Alloy Steel A588 Grade A

GAO Lifu，HOU Gang，ZHANG Yongju
（Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

生產(chǎn)技術(shù)

TG335

A

1004-4620（2016）03-0018-02

2016-01-15

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)。現(xiàn)為萊鋼寬厚板事業(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。