歐陽瑜 厚健龍 李 力

(安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼高爐爐殼用鋼的研制開發(fā)

歐陽瑜 厚健龍 李 力

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼超寬板坯連鑄機(jī)—3500 mm爐卷軋機(jī)研制開發(fā)的 5000 m3級高爐爐殼用鋼的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量情況。通過生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn),產(chǎn)品各項(xiàng)性能均達(dá)到了較高的水平。

高爐爐殼用鋼 Z向性能 探傷

0 前言

高爐煉鐵是在一個(gè)外有鋼殼、內(nèi)有耐火爐襯并安裝有水冷設(shè)備的密封豎爐內(nèi)進(jìn)行,其冶煉特點(diǎn)是爐料和煤氣在逆流運(yùn)行過程中完成還原、造渣、傳熱及渣鐵反應(yīng)等過程,得到化學(xué)成分和溫度較為理想的液態(tài)鐵水[1]。因此對爐殼的材質(zhì)提出了強(qiáng)度、韌性、耐急冷急熱、加工性能適應(yīng)的高質(zhì)量爐殼。下面筆者就安鋼高爐爐殼用鋼的研制開發(fā)做一介紹。

1 成分設(shè)計(jì)

安鋼高爐爐殼用鋼成分設(shè)計(jì)采用中碳體系,為保證鋼板具有優(yōu)良的抗層狀撕裂性能,在煉鋼時(shí)嚴(yán)格控制鋼種的 S含量和夾雜物含量。通過添加微合金 Nb、V、Ti、Al微合金元素細(xì)化晶粒 ,鋼板正火處理用以細(xì)化金相組織,使鋼的力學(xué)性能更穩(wěn)定,韌性有較大的富余量,為保證良好的焊接性能將碳含量控制在 Pcm小于 0.26%,化學(xué)成分見表 1。

表1 安鋼高爐爐殼用鋼化學(xué)成分w%

Nb在鋼中的特點(diǎn)就是提高奧氏體的再結(jié)晶溫度,從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的[2]。V在奧氏體中的固溶度較高,但在鐵素體中的固溶度相對較低,是一種理想的低溫鐵素體析出強(qiáng)化元素。雖然在控軋鋼中V的細(xì)化晶粒的作用不如Nb,但其析出強(qiáng)化的作用卻大于Nb,因此在既需要較高強(qiáng)度有要求韌性的鋼中加入適量的V會(huì)起到良好的作用[3]。通過微 Ti處理利用 TiN粒子的高溫穩(wěn)定性避免再加熱時(shí)奧氏體的晶粒粗化,具有細(xì)化起始奧氏體和改善焊接熱影響區(qū)沖擊韌性的作用。

2 高爐爐殼鋼的生產(chǎn)

2.1 工藝路線

安鋼高爐爐殼用鋼采用以下工藝路線:鐵水預(yù)處理—150 t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐—LF—VD—超寬板坯連鑄—爐卷軋機(jī)—正火熱處理。

為保證鋼水的純凈度,嚴(yán)格控制入爐原材料,采用鐵水預(yù)處理,煉鋼用優(yōu)質(zhì)廢鋼,以活性石灰代替普通石灰。LF工序喂入鋁線進(jìn)行深脫氧,采用白渣精煉,確保 VD爐真空度,VD精煉結(jié)束進(jìn)行 Ca處理對夾雜物變性。嚴(yán)格控制澆注溫度,做好保護(hù)澆注,采用動(dòng)態(tài)配水和動(dòng)態(tài)輕壓下,確保鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

充分保證板坯加熱時(shí)間和均熱時(shí)間,一加熱段溫度:1050℃～1130℃,二加熱段溫度:1200℃～1280℃,均熱段溫度:1200℃～1280℃,在道次制訂上應(yīng)以最少道次為原則,盡量提高道次壓下率,軋制成品厚度采用層流冷卻,終冷溫度 >680℃,堆冷后再進(jìn)行下道次工序處理。軋鋼通過控軋控冷控制鋼的晶粒,獲得具有細(xì)晶粒的鐵素體和珠光體組織,為進(jìn)一步保證厚鋼板厚度方向的組織均勻和性能均勻性,在軋制后還進(jìn)行正火熱處理。

2.2 高爐爐殼鋼的性能

2.2.1 力學(xué)性能

安鋼高爐爐殼用鋼的力學(xué)性能要求見表 2。要求0℃沖擊功大于等于 47 J,延伸性能大于等于23%,冷彎性能 d=3a不出現(xiàn)裂紋。因此,要求較高的鋼水純凈度,對 P、S等雜質(zhì)的控制要求也高。

表2 安鋼高爐爐殼用鋼性能要求

圖1、圖 2、圖 3為安鋼高爐爐殼用屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、沖擊功實(shí)際性能分布。

圖1 安鋼高爐爐殼用鋼屈服強(qiáng)度分布

圖2 安鋼高爐爐殼用鋼抗拉強(qiáng)度分布圖

圖3 安鋼高爐爐殼用鋼沖擊功平均值分布圖

由圖 1、圖 2、圖 3可以看出,鋼板的屈服強(qiáng)度在315MPa～405MPa之間,抗拉強(qiáng)度在 500MPa～555 MPa,0°縱向沖擊值在 90 J以上,滿足鋼板性能要求,且有充分的富余量,這表明高爐爐殼用鋼板具有良好的強(qiáng)度和塑性配合。2.2.2 鋼板的 Z向性能

按照 GB 5313-85標(biāo)準(zhǔn)要求對每一張鋼板進(jìn)行按批取樣做鋼板的 Z向性能,圖 4為安鋼高爐爐殼用鋼 Z向性能分布。由圖 4可以看出,平均值達(dá)到48.2%,最大 64.3%,最小值也大于 29%,完全滿足高爐爐殼用鋼抗層狀撕裂要求。圖 5為 65 mm厚的安鋼高爐爐殼鋼典型 Z向拉伸斷口照片。由圖 5可以看出,拉伸斷口為韌窩組織,說明該鋼在斷裂過程中發(fā)生了明顯的塑性變形,原子間有較大的畸變或過渡的滑移。通過以上結(jié)果分析可知,試制鋼板達(dá)到了較高的強(qiáng)度值、得到良好的韌性和塑性。

圖4 安鋼高爐爐殼用鋼 Z向性能分布圖

圖5 安鋼高爐爐殼用鋼 Z向拉伸斷口照片

2.2.3 金相組織

在鋼中進(jìn)行微鈦處理能細(xì)化晶粒,減少鋼中帶狀組織,控軋工藝采取再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)控軋對減少帶狀組織,避免魏氏組織對鋼基體的整體破壞作用非常有利。在鋼板 1/4處取金相試樣對高爐爐殼用鋼進(jìn)行了金相組織分析,經(jīng) 4%硝酸酒精溶液侵蝕,安鋼高爐爐殼鋼的基體組織為鐵素體 +珠光體,帶狀組織 1.5級,鐵素體晶粒度 8.0級,如圖 6所示。

圖6 安鋼高爐爐殼鋼金相照片

3 高爐爐殼用鋼探傷

高爐爐殼用鋼由于使用環(huán)境較差,要求鋼板進(jìn)行探傷,依據(jù) JB/T4730.3-2005(《承壓設(shè)備無損檢測第 3部分超聲檢測》)進(jìn)行檢測,級別為Ⅱ級,為保證鋼板探傷合格率,采取以下措施:

1)保證 VD真空度,確保抽真空度時(shí)間,精煉結(jié)束進(jìn)行 Ca處理對夾雜物變性,軟攪拌時(shí)間大于 10 min,以保證鋼水質(zhì)量;

2)連鑄在開澆前檢查設(shè)備工況,保證液面波動(dòng)控制系統(tǒng)能投用,使用動(dòng)態(tài)配水與動(dòng)態(tài)輕壓下,保證鑄坯內(nèi)部質(zhì)量;

3)板坯入庫時(shí)采取緩冷,保證鑄坯中的氣體能擴(kuò)散出來。

4)鋼板入庫緩冷后再探傷。

通過采取以上控制措施,安鋼高爐爐殼用鋼探傷合格率在 93%以上。

4 結(jié)論

1)安鋼第二煉軋廠研制的 5000 m3高爐爐殼用鋼 ,采用 Nb、V、Ti、Al元素微合金化處理 ,其力學(xué)性能完全滿足要求。

2)Nb、V微合金及良好的控軋控冷及正火處理使安鋼高爐爐殼用鋼具有良好的韌性,較高的 Z向斷面收縮率。

3)通過控制鋼水質(zhì)量,使用動(dòng)態(tài)配水和動(dòng)態(tài)輕壓下,板坯、鋼板緩冷等措施,安鋼高爐爐殼鋼探傷合格率較高,完全滿足批量生產(chǎn)。

[1] 但澤義,鄧玉孫.高爐爐殼用鋼 [J].鋼結(jié)構(gòu),2008,23(11):47-49.

[2] 韓孝勇.鈮、釩、鈦在微合金鋼中的作用[J].寬厚板,2006,12(1):39-41.

[3] 夏佃秀,鄭香增,徐洪慶,等.厚規(guī)格保性能 Q345B熱軋鋼板的研制[J].山東冶金,2004(增刊):189-191.

RESEARC H AND DEVELOPM ENT OF BLAST FUENACE SHELL PLATE IN ANGANG

Ou Yangyu Hou Jianlong LiLi

(Anyang I ron&Steel Stork Co.,Ltd)

This paper describes the production technology and quality situation of blast furnace shellplates for 5000 m3blast furnace in the wide slab caster-3500 mm Steckel mill production line in Angang.By production practice test,all products performance have reached a higher level.

blast furnace shell plate perfor mance in Z-direction ultrasonic test

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歐陽瑜,副廠長,高級工程師,河南.安陽 (455004),安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠;

2010—11—16