船板钢的生产.docx

1、船板钢的生产船板钢的生产1绪论11 船板钢的性能要求及其影响因素 船板钢在要求规定的屈服强度、抗拉强度和延伸率外，还要求其 在低温状态下的韧性 (AKV 值 )，另外，船板钢还要有良好的焊接性能。 那么从船板钢的这些性能的影响因素出发， 我们去找出它与普碳钢的 区别。111 屈服强度和抗拉强度的影响因素对一般工程用的铁素体 珠光体钢强度的影响， 主要是通过固溶 强化来体现的。经研究表明，不同元素每加入 1%的量可以提高屈服强度的数值如下：P 为 680MN/ m2 (69.3kg/mm2),Sn 为 124MN佰(I2.6kg/mm2), Si 为 83MN/m (8.5kg/mm2) , C

2、u为 38MN/m (3.9kg/mm2) , Mn为 32MN/ m (3.3kg/mm2) , Mo为11MN/m (1.1kg/mm2)等等。固溶强化效果最好 的还是碳，每增加0.1%C强度提高约294MNm(30kg/mm2)，由于碳 增多后，显著地导致焊接性能和冷脆性能的恶化， 所以碳含量被严格 限制在低碳范围， 而加入其它合金元素来满足强度。 此外加入少量细 化晶粒的元素，如Al、V、Ti、Nb等可使强度尽一步提高，AH32 AH36 高强度船板就是微合金化的。一般屈服强度都能达到， 所以只考虑它的抗拉强度， 影响抗拉强 度的各特征的偏相关因数如下：特征量 C% Mn% S% P%

3、 Si h/mm便相关因数 0.528 0.194 -0.092 0.046 0.137 -0.047 h 是轧制成船板的厚度，由于它的影响甚小，在把 Si 定为 0.25%左 右时，在投料生产前估计产品的抗拉强度经验公式为：ab=328C%+81.8Mn+365 (1)另外, 有经验公式描述屈服强度与碳含量的关系如下 :As=179.9+384Ceq+29.0Si (2)1.1.2 焊接性能的影响因素如果钢的含碳量较高 , 有含有增大淬透性的合金元素 , 那么就更 容易导致硬化和淬化 , 而且由于相变应力和热应力的作用 , 在焊缝处 易产生裂纹。因此，为了产生裂纹，就必须降低碳含量，并适当选

4、择 合金元素的种类和控制其含量。焊接的硬度值用 HVmax来表示，HVmax=(666Ceq+40) 40,Ceq 为碳含量Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14为保证焊接区的性能，要求HVma*350;与此相应，当钢的Ceq(%)V 0.44%时，一般不会产生焊接裂纹。船板钢一般要求Ceq(%) 0.40。 1 13 低温韧性为评价钢的低温韧性，对缺口式样进行一次冲击试验，用缺口式 样的冲击值 Akv 来表示韧性的大小。影响低温韧性的因素有： 1)碳 含量多时，钢的淬性转折温度急剧上升，而且冲击韧性全面下降，故 多把碳含量限制在 0.2%以下。另外，提高合

5、金元素 Mn Ni 的含量， 可提高钢的低温韧性。 2)脱氧方法和晶粒对低温脆性的影响：研究 表明，镇静钢比沸腾钢的低温韧性要好的多， 这除了是因为沸腾钢中 含有较多的氧和氮以外，主要是因为镇静钢是铝脱氧，晶粒较细的缘 故；特别是加入了少量的Nb V Ti等元素后，晶粒进一步细化，从 而使钢得到更为优良的低温韧性。3）控扎控冷要比一般轧制提高低 温韧性。1. 2工艺综述为满足船板钢的低温韧性，船板钢一般都用镇静钢，由于 Al的脱氧能力比较强，又可以起到细化晶粒的作用，所以我厂最好用 Al进行脱氧，加铝的方法出钢时加铝块、精炼或吹氮时喂铝丝三种方法， 依据船板不同的级别，加铝方法选用不同。下表是

6、一般船板钢的脱氧 方法和化学成分：脱氧方法ABDET 50,除沸T 50,除沸T 25,镇静T 50,镇静T 50,镇静和细晶处理。处理处理化C 0.21 0.21 0.21 2.5C 0.80 0.60 0.70成Si 0.50 0.35 0.35 0.35分S 0.035 0.035 0.035 0.035%P 0.035 0.035 0.035 0.015 0.015从我厂的实际条件和船板钢生产的五大要点是：1)Nb V Ti 的微合金化。因为我厂用 Nb 来微合金化的经验比较丰富，所以生产高强度船板的合金化用 Nb 或者Nb+AI,每加0.01%的Nb,屈服强度 as提高3 4 kg/

7、mm2,脆性转变温度升高515 C,正火处理后，屈 服强度提高0.5 2 kg/mm2,脆性温度下降515 C。2)严格控制碳含量。一般强度船板钢的碳当量按式( 1 )计算；生产高强度船板的碳当量按式( 2)计算。Ceq=104+0.2h (1)Ceq=(ab-194+0.31h)/738 (2)当轧制 7.5-80mm 厚普通钢板时碳当量合适范围为0.20%-0.27%;当轧制7.5-32mm的高强度钢板的碳当量 范围为 0.42%-0.57%。3)严格控制夹杂物和防止二次氧化。 这就需要从出钢到结 晶器钢水的全程保护。4)由于船板钢基本上都是用 AI 脱氧的镇静钢,所以怎样 防止水口结瘤是

8、顺利浇注的关键。 塞棒吹氩可以很有效 地解决结瘤问题,经过简单的改进我厂是可以实现的。5)由于船板钢对 N 有要求,所以要严格控制 N 含量,使 其不超标。减少钢中以间隙相存在的自由 N ,以降低 低温冲击转变温度, 改善低温韧性。 从我厂实际看, 把 现在的保护套管气封、 浸入式水口气封和塞棒吹气用的氮气改成氩气是非常重要的。13 冶炼和连铸工艺综述131 吹炼工艺冶炼船板钢是以镇静钢或半镇静钢为基 , 严格控制钢中化 学成分。严禁炉渣反干，以保证炉渣有良好的作用。炉渣碱度控制 在 2.8-3.2 为宜。 FeO 控制要低，以降低炉渣的氧化性 , 一般要 求FeO控制在18%宜。严格控制出钢

9、时间( 1-1.5min )，防止二次氧化。132 精炼1)钢包中喂 Ca-Si 合金包芯线，喂入量 1kg/t 钢，喂丝要控制拉 速，不能太快也不能太慢， 喂速在 2.0-2.5m/sec 为宜，目的是脱氧， 去硫，改变夹杂物，使夹杂物变性，防止钢二次氧化。2)吹氩一般大于3min。吹氩要“弱吹”，尽量减少吹氩引起液面 裸露在空气中，避免钢中的铝被氧化。1 33 保护浇注工艺采用全程保护浇注工艺，尽可能少地防止二次氧化。1 ) 保持流股光滑而不散。2)采用全程保护浇注。3)使用密封剂，密封大包长水口的接缝，该密封剂在一定温 度下软熔而产生体积膨胀， 其密封作用， 取代了 Ar 气，成 本低，

10、操作简单。4） 保护渣应有合适的熔化性、黏性和较强的吸收夹杂物的能 力。5） 中包加过滤器（过滤器多采用石灰质） 。6） 在中包钢水里加入稀土金属，改变硫化物类型。 Ce/s=1.5 时，可完全把硫化物改变成球状。134 连铸工艺1 ）钢水温度严格控制。由于是铝脱氧镇静钢，中包温度降低 了易结瘤，高了易产生裂纹，所以中包钢水温度要严格控制。2）拉速控制在 0.75-0.85m/min3） 采用自动控制液面 .4）二冷水应采用弱冷，矫直温度要在900C以上。1 4 浇注船板钢防止结瘤的措施1）钢包吹氩搅拌，使夹杂充分上升。2）利用中间包的功能（包括大容量、加挡墙、加过滤器等手 段）使 Al2O3

11、 充分上浮。3）中包保持高液面操作。4）防止二次氧化。长水口 +氩气，使钢流与水口之间形成一层 氩气膜，阻止 Al2O3 沉淀，中包液面上加覆盖剂或中包保护渣， 起防止二次氧化和吸附上浮夹杂物的作用。5）采用专用保护渣，这种保护渣要有较强吸附 Al2O3 夹杂的 作用。6）塞棒吹氩。在中间包的塞棒吹氩，把水口壁上的堵物吹走，同时也有利于结晶器上浮夹杂物，净化钢质。15 结晶器喂铝丝生产D E、AH32 AH36等钢板时要求的Als较大，为了提高 铝的收得率和避免钢中AI2O3过高而产生结瘤，在结晶器中喂丝 是较好的方法。由于较低熔点的铝丝要通过结晶器断面的保护渣进入钢中， 必须采用较大的喂丝速

12、度。 但喂丝速度过快， 可能会因铝扩散不 充分而造成成分偏析， 因此稳定、 合适的喂丝速度是该工艺的关 键。喂丝速度由钢种铝要求量、铝丝单重（规格） 、铸坯拉速、 铸坯断面决定。V喂 =V 拉 MG/gV喂 Al 丝喂入速度， m/minV拉一铸坯拉速，一般为 0.7- 0.8 m/minM铸坯单重，t/mGAl 丝的加入量， g/tgAl 丝单重，？4.0mm为 33.70g/m , ?3.3mn为 21.86g/m。喂 Al 丝的回收率一般在 30%左右，由于我们是初次使用这 种方法，所以回收率我们按 25%算。G=（钢中要求的Als含量）-（到站大包钢水的Als含量）* 回收率（ 25%

13、）结晶器喂铝丝工艺要求结晶器保护渣有较强的吸附 Al2O3的功能。下表是济钢喂铝丝时用的保护渣情况， 4、 5 号是用前渣粉 样，3号是操作工操作时挑出的渣条，1、2号是使用时的液渣样。从 表中可以看到渣中AI2O3含量从使用前的平均4沂高到平均26.4%;碱度也降低了不少，这表明，这种保护渣的吸附能力是很强的了，是 适用于结晶器的喂丝工艺的。编号SiO2CaOMgOAl2O3Fe2O3MFeMnOV2O5CCaO/Sio2130.0027.780.6425.871.232.820.260.93230.0827.100.3226.932.832.510.290.90329.5227.780.6

14、429.003.202.490.37430.3631.260.805.252.630.0590.268.081.03530.7630.461.283.602.800.0610.357.980.99换水口时，要降低拉速，并尽量减少换水口时间，并且换水 口时应选择在定尺坯之间，以便坯子的整体铝含量在规定范 围之内。2各个等级船板钢的工艺设计2. 1 A级船板的工艺设计2. 1 . 1成分设计成分C%Si%Mn%SPAls国标t 0.21 2.5C 0.035 : 0.035 1-内控0.10-0.180.15-0.300.55-0.80 0.020 0.005Ceqmin=C+Mn/6=0.10+

15、0.55/6=0.19Ceqmix=C+Mn/6=0.18+0.80/6=0.310.19 Ceq 0.00521 2 冶炼要求 转炉冶炼及出钢要求应符合前面论述的要求，吹氩时要 喂 Ca-Si 合金包芯线来改善夹杂物形态，若不过 LF 炉就能 保证 O20ppm 以下， 吹氩也可不喂铝丝， 否则喂铝丝最好在 吹氩台喂入。喂入的铝丝铝含量甾 99%以上，喂入量可按0.2kg/t 喂入，如果按 40%的回收率，吹氩喂丝后钢中 AIs可达 0 . 0 08% ，经过程的二次氧化到结晶器中时应能达到 0.005%以上。要求杂质的含量按大西洋给的工艺规程上低合金钢的 要求，具体如下：P 0.020%

16、S 0.020% P+S 0.040%Cu 0.25% H 5ppm O 20PPMN 70ppm Sn+Als 0.050%2.1.3连铸要求1）采用全程保护浇注，氩气密封，若能实现塞棒吹氩更 好。2）中包液面尽量保证高液面，减少大包水口烧氧次数， 中包选用吸附夹杂能力较强的保护渣或覆盖剂。3）结晶器保护渣选用吸附 AI2O3夹杂能力较强的中碳包 晶钢保护渣。4）结晶器采用Q235B的锥度即1-1.05%/m的锥度和开口 度。5）二冷水采用 0.7L/kg的比水量。6 ）拉速按大西洋编的工艺规程上的低合金钢的拉速执 行。2. 2 B级船板的生产2. 2. 1 B级船板的工艺设计2.1.1成分

17、设计成分C%Si%Mn%SPAls国标 0.21 0.350.80-1.20 0.035 0.035-内控0.08-0.160.10-0.350.80-1.0 0.020 0.008济钢B级钢的成分成C%Si%Mn%SPAls分内控0.10-0.170.10-0.350.6-0.90.0300.030 0.008济钢设计的成分的成本要低于我们设计的成本 ，国标上规定：当B级钢板做冲击试验时，锰含量下限可到0. 6 0%, 由于我们是初次生产，尽量按国标走，待技术成熟时，可降低 Mn含量,从而降低成本。按内控成分的碳当量效核：Ceqmin=C+Mn/6=0.08+0.80/6=0.21Ceqmi

18、n=C+Mn/6=0.16+1.00/6=0.330.21 Ceq 0.33 碳当量合适强度效核：Asmin=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.21+29.0*0.10=263Asmix=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.33+29.0+0 .35=316屈服强度大于235,所以合适。Abmin=328C%+81.8Mn %+365=328*0.08+81.8*0.80+ 365=456MpaAbmix=328C%+81.8Mn %+365=328*0.16+81.8*1.0+3 65=499Mpa抗拉强度在国标 400-520Mpa

19、范围内2. 2. 2冶炼和连铸要求冶炼与连铸要求同 A级钢板，只是由于Mn含量接近1%所以浸入式水口要用铝碳水口；吹氩台喂铝线喂入量可按 0.3kg/t 喂入。2. 3D级船板钢的生产2. 3. 1成分设计成分C%Si%Mn%SPAls国标 0.21 0.35p.60-1.20 0.035 0.015内控0.08-0.160.10-0.350.70-1.0 0.020 0.020D、E级船板强度与A、B强度一样，但低温韧性要求高， 所以D、E钢板要求Als含量，为的是细化晶粒，提高低温 韧性。按内控成分的碳当量效核：Ceqmin=C+Mn/6=0.08+0.70/6=0.20Ceqmin=C+

20、Mn/6=0.16+1.00/6=0.330.20 Ceq 0.33 碳当量合适。强度效核：Asmin=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.20+29.0*0.10=259Asmix=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.33+29.0+0.35=316屈服强度大于235，所以合适Abmin=328C%+81.8Mn %+365=328*0.08+81.8*0.70+ 365=449MpaAbmix=328C%+81.8Mn %+365=328*0.16+81.8*1.0+3 65=499Mpa抗拉强度在国标 400-520Mpa范围内。2

21、. 3. 2冶炼及连铸要求为更好地达到脱气，降低夹杂物和调节成分的效果， D、E级钢水最好过LF炉，使其钢水要求达到规定的范围。为了避免结瘤和AI2O3杂质生成，加铝分为精炼炉加铝 线和结晶器喂铝丝两步，第一步精炼炉喂铝线喂入量可按哦 0.4kg/t喂入，使钢水的Als含量达到0.015%以上，第而步， 结晶器喂铝丝按 0.36kg/t 喂入，铝丝采用 ？3.2m m单重21.55g/m,回收率按30%计算，最终钢坯中的 Als含量能达到 0.025%以上。200*1600 断面、220*1600 断面和 200*1400 断 面的喂速表见下：（单位为m/min）断面拉速 0.50.60.70

22、.80.91.01.11.2200*1600双1113151719212325220*1600双1114161820232527200*1400双911131516182022铸机按规定调整喂线速度和方式，喂入点在水口侧 100-150mm，并在铸坯厚度中心线上；铝线应垂直插入液面; 每2-3炉更换一下保护渣，避免出现渣团；严格按规定喂速控制喂线，保证铸坯质量。在喂丝的第一炉切割工在铸坯的角部割角样交质检化验Al成分Al达不到要求(0.020%)的及时调整喂丝速度。 保护渣要用专用保护渣。使用塞棒吹氩和氩封相接合以更好地防止水口结瘤、二次氧化和改善结晶器内流场。水口与塞棒同时吹气，供气量 比为

23、2： 1时，其流场最合理。下表是武钢生产各拉速下最 佳供气量：拉速水口供气量m3/h塞棒供气量m3/h0.81.2-1.6(20-26)0.6-0.8(10-13)1.01.2 (20L/min)0.6 (10L/min)鉴于武钢给的数据气量较大，现我车间暂定生产 220*1600 断面时，拉速为0.7m/min 时水口供气量为 12L/min(0.75m3/h)，塞棒供气量为 6L/min(0.37m3/h)。实 际生产中视结晶器液面波动情况而定，以液面有波动为目 标。原则上拉速升高降低供气量，拉速降低升高供气量。比水量采用弱冷采用 0.65L/kg的比水量其它工艺技术要求同 B级船板钢2.

24、 4E级船板钢的生产2. 4. 1成分设计成分C%Si%Mn%SPAls国标 0.18 0.350.70-1.20 : 0.035 : 0.015内控0.06-0.140.10-0.350.80-1.10 0.020 0.020E级船板与D级船板相比较，继续减低 C含量，提高Mn含量从而提高了低温韧性。按内控成分的碳当量效核：Ceqmin=C+Mn/6=0.06+0.80/6=0.19Ceqmix=C+Mn/6=0.14+1。10/6=0.320.19 Ceq 0.32 碳当量合适强度效核Asmin=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.19+29.0*0.10=25

25、6Asmix=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.32+29.0*0.35=313屈服强度大于 235，所以合适。Abmin=328C%+81.8Mn%+365=328*0.06+81.8*0.80+365=450MpaAbmix=328C%+81.8Mn%+365=328*0.14+81.8*1.1+365=501Mpa抗拉强度在国标 400-520Mpa 范围内。23 2 冶炼及连铸要求冶炼及连铸要求同 D 级钢板。25 A32(AH32) 船板的生产GB712-2000A32 A360.035 P 0.015 Nb 0.02-0.05V 0.05-0.10 T

26、i 0.02A32屈服强度不小于 315Mpa抗拉强度范围440-570Mpa；A36屈服强度不小于 335Mpa,抗拉强度范围 490-630Mpa。2. 5. 1成分设计成分C%Si%Mn%SPAlsNb内控0.10-0.160.2-0.51.0-1.3 0.02 0.020.01-0.03对于高强度船板钢 A32、A36，化学成分国标列入了 Al、Nb V、Ti等细晶元素，并且在附注中指出，这些元素可以单独或以任何一种组合形式加入钢中。当单独加入时，元素 的含量必须大于等于规定的下限；若加入两种或两种以上的 元素时，则表中单一元素含量的下限的规定不适用。 Nb V、Ti的含量还应符合 N

27、b+V+Tiw 0.12%。鉴于我厂 Nb钢生产经 验比较成熟，因此 A32、A36采用Nb+AI微合金化。按内控成分的碳当量效核：Ceqmin=C+Mn/6=0.1+1.0/6=0.26Ceqmix=C+Mn/6=0.16+1。1.3/6=0.380.26 Ceq 0.38 碳当量合适强度效核Asmin=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.26+29.0*0.20=286Asmix=179.9+384Ceq+29.0Si=179.9+384*0.38+29.0*0 .5=340按每加 0.01%Nb,屈服强度 As提高 3-4kg/mm2即 (30-40Mpa) 计 算 , Asmin=286+30=316Mpa ,Asmix340+30=370Mpa正火处理后，屈服强度还可提高 0.5-2k