劉 波 任 偉

（1 萊鋼股份型鋼廠大型軋鋼車間；2 萊鋼股份型鋼廠中型軋鋼車間，山東 萊蕪 271104）

前言

隨著造船工業(yè)的不斷發(fā)展，造船工業(yè)所用的鋼材品種越來(lái)越多，數(shù)量越來(lái)越大。建造一艘16000 噸級(jí)貨船，單船體用鋼材就需要4600 噸?，F(xiàn)代船舶的船體結(jié)構(gòu)制造所用材料主要是一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼、高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼、復(fù)合鋼板、Z 向鋼、鋁合金、增強(qiáng)塑料等[1]。H 型鋼具有力學(xué)性能優(yōu)越、重量輕、施工快捷、抗震性能好、節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)、橋梁基礎(chǔ)、民用高層建筑，以及各種工業(yè)廠房及鍋爐鋼架等領(lǐng)域[2]。為了造船業(yè)對(duì)鋼材大規(guī)格高強(qiáng)度的要求，萊鋼研究開(kāi)發(fā)了船體結(jié)構(gòu)用熱軋H 型鋼產(chǎn)品。

本文論述了船體結(jié)構(gòu)用熱軋H 型鋼的冶煉和軋制生產(chǎn)工藝，利用金相分析對(duì)軋件進(jìn)行了金相觀察，同時(shí)對(duì)軋件進(jìn)行了物理檢測(cè)。

1 成分設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝

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1.1 化學(xué)成分

化學(xué)成分見(jiàn)表1。

1.2 性能要求

1.3 生產(chǎn)工藝

鐵水預(yù)處理-銀山型鋼120t 轉(zhuǎn)爐冶煉-LF 精煉-1#機(jī)異型坯連鑄-型鋼廠大型H 型鋼軋制。鋼坯經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹、微合金化、LF 爐精煉處理等生產(chǎn)工序。在型鋼廠，坯料經(jīng)自動(dòng)控制燃燒的步進(jìn)式加熱爐加熱，再經(jīng)高壓水除鱗、BD 機(jī)開(kāi)坯軋制、X-H可逆萬(wàn)能精軋等工藝過(guò)程完成軋制。

1.3.1 冶煉工藝

入爐原料必須滿足轉(zhuǎn)爐工藝技術(shù)要求，鐵水含硫量≤0.020%；嚴(yán)格裝入量，誤差小于±0.5 噸。終渣堿度控制在3.2 范圍內(nèi)。底吹模式采用自動(dòng)E 模式。全程渣子化好、化透,終點(diǎn)壓槍時(shí)間≮1分鐘。脫氧合金化。采用硅錳、高錳進(jìn)行合金化。采用硅鈣鋇脫氧，硅鈣鋇2.7kg/t；爐長(zhǎng)視過(guò)氧化情況可補(bǔ)加硅鈣鋇。合金加入：當(dāng)鋼水出至1/4時(shí)開(kāi)始均勻加入，鋼水出至3/4時(shí)加完，合金對(duì)準(zhǔn)鋼流沖擊區(qū)加入。嚴(yán)格執(zhí)行擋渣操作，擋渣棒（擋渣球）在放鋼3/5～4/5 加入。出鋼時(shí)間不小于3分鐘。全程底吹氬攪拌，前期可根據(jù)情況適當(dāng)調(diào)高氬氣壓力，出站前采用小壓力軟吹，保證夾雜物上浮，保證精煉軟吹氬大于12分鐘。根據(jù)爐渣的粘度、顏色及泡沫化程度，用碳化鈣、碳化硅等調(diào)整爐渣，出站前頂渣應(yīng)達(dá)到白渣或黃白渣。采用喂碳線增碳。精煉軟吹氬之前喂CaSi 線150-200m/爐。使用改進(jìn)后大包水口，加密封圈，全程保護(hù)澆注。結(jié)晶器采用非正弦振動(dòng)。拉速控制在0.95～1.05m/min。

1.3.2 軋制工藝

高壓水除鱗時(shí)軋件運(yùn)行速度為1.0m/s。噴嘴工作壓力205bar，流量不低于35m3/h。

1180 ℃左右實(shí)行開(kāi)坯軋制，坯料在萬(wàn)能粗軋區(qū)前待溫至950℃進(jìn)人精軋機(jī)組軋制，精軋終軋溫度850℃。機(jī)后水冷線噴嘴全開(kāi)，上冷床溫度控制在700℃～750℃之間。軋件下冷床溫度：軋件下冷床的溫度應(yīng)低于120℃，如下冷床的溫度大于120℃時(shí)要開(kāi)啟冷床風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻。矯直溫度應(yīng)低于120℃，對(duì)于矯直過(guò)程中出現(xiàn)的各類彎曲軋件，盡快進(jìn)行壓力矯直機(jī)的重矯并及時(shí)跟隊(duì)。軋制規(guī)程如表1 所示。

從表1 可以看出，采用7 道次軋制，各道次的腹板、翼緣伸長(zhǎng)率較小。為防出現(xiàn)腹板波浪，H 型鋼單道次翼緣與腹板伸長(zhǎng)率的比值需大于1.0。對(duì)于寬翼緣規(guī)格產(chǎn)品，如該比值過(guò)大，翼緣將對(duì)腹板產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，出現(xiàn)腹板厚度不均勻現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生腹板孔洞；對(duì)于窄翼緣規(guī)格產(chǎn)品，該比值過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)翼緣寬度波動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)形成翼緣波浪。

對(duì)熱軋后鋼進(jìn)行取樣，試樣經(jīng)打磨拋光后用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，采用金相顯微鏡觀察試樣的組織形貌。兩塊鋼板金相照片如下圖所示：

圖1 軋后金相組織Fig.1 Microstructure of the samples after rolling

由圖1 可知，采用7 道次軋制后組織為鐵素體與珠光體混合物，晶粒度7.5 級(jí)，混晶組織比較嚴(yán)重，帶狀組織3 級(jí)左右。

如表4 所示，采用7 道次軋制工藝，試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。采用7 道次軋制后，軋制壓縮量大，同時(shí)開(kāi)軋溫度和終軋溫度低，內(nèi)部組織進(jìn)行相轉(zhuǎn)變時(shí)，形核點(diǎn)較多，鋼材晶粒大小得到有效控制。鋼材晶粒減小，有助于強(qiáng)度和延伸率的增加。

結(jié)論

本文論述了船體結(jié)構(gòu)用熱軋H 型鋼的冶煉和軋制生產(chǎn)工藝，利用金相分析對(duì)軋件進(jìn)行了金相觀察，同時(shí)對(duì)軋件進(jìn)行了物理檢測(cè)。通過(guò)設(shè)定合理的精軋開(kāi)軋、終軋溫度，適當(dāng)加大各道次壓縮比等軋制工藝，能有效控制軋件晶粒大小，改善軋件帶狀組織，保證軋件的強(qiáng)度、延伸等性能。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。

[1] 王俊生，徐春.H 型鋼X-H 軋制中R 處缺陷的研究[J]，熱處理， 2009，(24):56-59.

[2] 郭娟，吳迪.H 型鋼軋后控制冷卻的研究與應(yīng)用[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2007，(5):40-43