本钢船板用钢低温冲击功的主要影响因素

2014-08-30张楠王旭生

中国科技纵横 2014年11期

关键词：船板本钢钢卷

张楠王旭生

(本钢板材股份有限公司,辽宁本溪 117000)

本钢船板用钢低温冲击功的主要影响因素

张楠王旭生

(本钢板材股份有限公司,辽宁本溪 117000)

本钢现今已经成批生产船板用钢,虽然各方面的性能都可以达到要求,但是冲击性能差异很大,存在不稳定的现象。通过低温冲击对比,从非金属夹杂物以及中心偏析角度分析了本钢船板用钢低温冲击功的影响因素。

船板钢冲击功非金属夹杂

船用钢板指按船级社建造规范要求生产的用于制造船体结构的热轧钢板材,主要用于制造远洋、沿海和内河航运船舶船体和甲板等。由于船用钢板事关船运安全,世界各国对造船用钢都有严格要求,造船用钢必须经过有关的船级社的工厂认可,才能生产和使用,而船级社的工厂认可对船用钢板的强度、焊接性能特别是冲击性能要求非常严格,经过船级社工厂认可的钢板,其性能指标远远超过船用钢板的标准要求。本钢A、B级船板钢在1700生产线上已通过了中国船级社的工厂认可,但生产的最大厚度为12毫米,而一般20mm厚以上的船板钢需要在中板轧机上生产,本钢在2300生产线开发生产的24mm厚、2000mm宽的CCSB卷板是对生产技术和生产设备极限的挑战。本钢为了充分发挥2300机组的工艺和设备优势,扩大产品范围,满足市场要求,通过化学成分和生产工艺的合理设计,经过大生产中的多次试验摸索和试制工艺的不断完善,在2300生产线上成功的开发生产了24mm厚、2000mm宽B级船板钢CCSB,保证了厚规格钢板的低温冲击韧性,并通过了中国船级社的工厂认可。

1 船板用钢工艺要求和工艺路线

1.1 工艺要求

B级船板钢的化学成分要求C≤0.21%、Si≤0.35%、Mn≥0.60%、P≤0.030%、S≤0.025%、Ti≤0.025%。力学性能要求上屈服强度≥235MPa、抗拉强度400 MPa～520MPa、断后延伸率A≥22%,0℃夏比V型缺口冲击功≥27J(纵向试样≥27J,横向试样≥20J)、120°弯曲试验不允许出现裂纹。

虽然B级船板钢标准要求较为宽泛,但实物要求船板用钢具有较好的低温冲击韧性和较低的脆性转变温度,因此不但要求满足0℃冲击性能,还要求做室温到-40℃的系列冲击性能。

1.2 工艺路线

铁水脱硫→转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热→2300轧制→层冷→卷取→检验→包装出厂

2 船板用钢工艺设计

2.1 化学成分设计

根据本钢的实际生产情况和所轧制的产品规格,在化学成分设计上采用C-Si-Mn系,加入微量合金元素Ti,为了保证产品的综合性能,转炉控制的重点是尽可能降低终点P、S含量,保证N含量不大于0.0050%,合理控制C含量和Mn含量。

微Ti处理主要考虑了Ti的固氮作用和细晶强化作用,提高冲击性能,尤其提高时效冲击性能[1]。

2.2 轧制工艺设计

为了获得细小的奥氏体晶粒,在保证加热质量的基础上,采用较低的加热温度;在轧制工艺的粗轧阶段为细化奥氏体晶粒适当控制轧制温度和采取较大的压下率保证铸态奥氏体完全再结晶,在精轧阶段控制轧制的重点在于终轧温度的控制,终轧温度越低,变形量越大越利于改善钢板的韧性[2]。这是因为降低终轧温度可以增加奥氏体晶粒内部的形变带的密度,提高相变时的形核率,细化相变后铁素体的晶粒,以达到改善低温韧性的目的,降低终轧温度还可以促使钛的化合物在奥氏体内弥散析出,阻止奥氏体晶粒的长大,使形变奥氏体在相变时转变为细小的相变产物,对晶粒细化有一定的作用。为了使轧后组织迅速转变,防止转变组织铁素体晶粒长大和组织粗化,控冷采用了前段冷却。

精轧完毕后立即冷却,冷速设定10-20℃·s-1,卷取温度设定600℃,使得钢板组织为较细的铁素体+珠光体。

3 冲击波动分析

3.1 钢卷冲击波动结果

生产中发现不同的钢卷0℃冲击功有较大差异,为了更加明显的看出不同钢卷冲击功的差异,选取差异较大的钢卷,取横向冲击试验进行-20℃冲击试验。结果表明,1号横向-20℃冲击值明显高出2号很多,这严重影响着本钢船体结构用钢性能的稳定性,针对这种情况,进行了详细的对比分析。

从生产数据查询,未见两个钢卷工艺异常。分析认为冲击功值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感,如夹杂物、偏析等都会使船板用钢冲击功值明显降低。

3.2 低倍组织和金相检验结果

先后对冲击功差异较大的钢卷进行低倍组织和金相检验,发现铸坯的中心偏析不同,冲击功高的钢卷留存的铸坯中心偏析C1.0级,冲击功低的为C1.5级;金相显微组织均为铁素体+珠光体,晶粒度为10级～11级,带状组织级别一样,非金属夹杂物A类夹杂物存在差异,冲击功高的硫化物夹杂相对细小冲击功低的硫化物夹杂达2.0级以上。