A36高強船板鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化控制*

王兵，孟延軍，王楊，劉燕霞，陳敏

（1河北工業(yè)職業(yè)技術學院，河北石家莊 050000；2河北科技大學材料科學與工程學院，河北石家莊 050000）

A36高強船板鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化控制*

王兵1，孟延軍1，王楊2，劉燕霞1，陳敏1

（1河北工業(yè)職業(yè)技術學院，河北石家莊 050000；2河北科技大學材料科學與工程學院，河北石家莊 050000）

統(tǒng)計表明，A36高強船板鋼力學性能富余量較大，為降低生產(chǎn)成本，對成分及工藝進行優(yōu)化，降Nb（0.010%）、微調(diào)Mn（0.07%），降低鋼板終軋溫度（10～30℃）和返紅溫度上限（20℃），實際生產(chǎn)表明，工藝參數(shù)控制穩(wěn)定，船板性能全部合格，噸鋼降低成本29.5元。

高強船板；A36鋼；力學性能；Nb；Mn

節(jié)能降耗、綠色生產(chǎn)成為發(fā)展趨勢，在高強船板各項指標滿足9國船規(guī)的條件下，對A36高強船板性能進行統(tǒng)計分析，采用合金替代、降低貴重合金加入量，并通過冶煉和軋制工藝優(yōu)化［1-4］，在保證船板良好力學性能的同時，降低船板生產(chǎn)成本。為此，本研究通過控制冶煉A36高強船板鋼的高潔凈度、控制夾雜物形態(tài)與粒度，提高連鑄坯的冶金質量；通過優(yōu)化高強船板控軋控冷工藝，獲得較好的船板板型、表面質量和性能。

1 A36鋼性能統(tǒng)計分析

A36船板鋼力學性能富余量統(tǒng)計分析如表1所示，厚度≤25 mm的A36船板屈服強度富余量40 MPa以上比例占91.94%，抗拉強度富余量40 MPa以上比例占59.05%，伸長率富余量4%以上比例占91.82%，沖擊功富余量40 J以上比例占98.08%。厚度＞25～38 mm的船板屈服強度富余量40 MPa以上比例占94.23%，抗拉強度富余量40 MPa以上比例占36.69%，伸長率富余量4%以上比例占95.72%，沖擊功富余量40 J以上比例占99.81%。對應性能的實際成分統(tǒng)計情況如表2所示，不同性能指標富余量實際成分控制相當，平均［C］=0.14%～0.15%，［Si］=0.30%，［Mn］=1.26%～1.30%，［Als］=0.020%～0.021%，［Nb］=0.023%～0.024%。A36船板總體性能指標富余量較大，可以進行優(yōu)化。

表1 A36船板力學性能富余量統(tǒng)計情況

表2 對應表1中性能的A36船板化學成分統(tǒng)計情況

2 優(yōu)化改進試驗及結果

2.1 成分及工藝優(yōu)化

通過性能和成分分析，制定了相應的優(yōu)化試驗方案。A36高強度船板鋼冶煉目標成分Mn由1.28%增加為1.35%，Nb由0.025%降至0.015%，其他成分不變，目標冶煉成本可降低29.5元/t；終軋溫度根據(jù)鋼板厚薄規(guī)格分別降低10～30℃；返紅溫度上限降低20℃。技術參數(shù)優(yōu)化后首批共試驗19批，冶煉過程控制嚴格按降Nb成分冶煉。化學成分分析表明，Mn含量1.24%～1.35%，平均1.28%；Nb含量0.013%～0.018%，平均0.015%；其他成分基本不變。符合冶煉目標要求。

2.2 A36高強度船板優(yōu)化后的性能

按優(yōu)化的成分及工藝共軋制A36船板9批73塊222.487 t，軋制厚度為8 mm、10 mm、20 mm，成品性能檢驗均達到了船級社規(guī)范要求。其中8 mm鋼板屈服強度平均富余量57 MPa，抗拉強度平均富余量58 MPa，伸長率平均富余量8%，沖擊功平均富余量48 J；10 mm鋼板屈服強度平均富余量46.5 MPa，抗拉強度平均富余量63.5 MPa，伸長率平均富余量7.5%，沖擊功平均富余量68 J（因8 mm、10 mm鋼板取樣尺寸為5 mm×10 mm、7.5 mm×10 mm，為沖擊小樣，沖擊功值偏低）；20 mm鋼板屈服強度平均富余量50.5 MPa，抗拉強度平均富余量46 MPa，伸長率平均富余量6%，沖擊功平均富余量194 J（見表3），冷彎全部合格。

表3 優(yōu)化后A36試驗鋼板力學性能

對優(yōu)化后的A36試驗鋼板在厚度1/4處取樣，經(jīng)4%硝酸酒精溶液浸蝕后觀察其金相組織，基體組織為鐵素體和珠光體，組織均勻，晶粒較細，晶粒度10級（見圖1）。

圖1 優(yōu)化后A36試驗鋼板金相組織

2.3 A36船板的優(yōu)化生產(chǎn)

A36降成本優(yōu)化成功后，將試制方案轉為產(chǎn)品工藝規(guī)程，在原A36工藝規(guī)程基礎上作了以下調(diào)整：降Nb（-0.010%）、微調(diào)Mn（+0.07%），降低鋼板終軋溫度（10～30℃）和返紅溫度上限（20℃）。后續(xù)生產(chǎn)的A36船板工藝參數(shù)控制穩(wěn)定，性能全部合格。按優(yōu)化后成分及工藝共生產(chǎn)A36船板3 839 t，累計降低成本11.33萬元。

3 結語

中板通過在冶煉成分上微調(diào)Mn、降Nb，軋制工藝上降低鋼板終軋溫度和返紅溫度上限，工藝參數(shù)控制穩(wěn)定，性能均能達到船規(guī)要求，實現(xiàn)了高強船板A36性能優(yōu)化降成本。根據(jù)不同合金對船板性能的改善程度，采取增加廉價合金加入量、降低貴重合金加入量的方式，并優(yōu)化冶煉和軋制工藝，既可保證船板良好的力學性能，又能降低船板生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)技術水平和資源利用率，對鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

［1］郝鑫，王新華，楊光維，等.高級別船板鋼爐外精煉過程潔凈度研究［J］.北京科技大學學報，2014，36（11）：1 471-1 475.

［2］吳建中，石驍，郭漢杰，等.Mn含量波動對DH36高強度船板鋼力學性能影響的數(shù)學模型［J］.工程科學學報，2016，38 （S1）：101-108.

［3］李堂，杜方海.超快冷條件下AH36船板鋼減量化生產(chǎn)［J］.中國金屬通報，2016（7）：116-117.

［4］張建波，彭謙之，周海濤，等.船用高強度鋼AH32熱變形行為的研究［J］.材料熱處理技術，2012，41（18）：1-7.

Production Process Optimization Control of A36 High Strength Ship Plate Steel

WANG Bing1,MENG Yanjun1,WANG Yang2,LIU Yanxia1,CHEN Min1
（1 Material Engineering Department,Hebei College of Industry and Technology,Shijiazhuang 050000,China; 2 School of Materials Science and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050000,China）

The statistics show that it has a large amount of surplus in the mechanical properties of A36 high strength ship plate steel. The composition and process was optimized in order to reduce the production cost through reducing Nb(0.010%),fine tuning Mn (0.07%),reducing the final rolling temperature(10-30℃)of the steel plate and the upper limit of the heat return temperature (20℃).The results show that the cost of 29.5 yuan was reduced and the process control parameters of ship performance is stability.

high strength ship plate;A36 steel;mechanical property;Nb;Mn

TG142.41

A

1004-4620（2017）02-0013-02

*河北省高等學校科學技術研究資助項目，項目編號QN2016168；河北工業(yè)職業(yè)技術學院項目，項目編號ZY2016006。

2016-12-22

王兵，男，1978年生，2010年畢業(yè)于河北科技大學機械工程專業(yè)，工學碩士?，F(xiàn)為河北工業(yè)職業(yè)技術學院汽車工程系書記，講師，研究方向為鋼鐵冶金新材料的應用與開發(fā)。