供稿|張立龍 / ZHANG Li-long

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，混凝土攪拌罐對鋼材性能要求越來越嚴格。攪拌罐是混凝土生產(chǎn)的主要部件，同時也是影響整體性能的重要因素。隨著混凝土裝載量的日益加大，攪拌罐要求具有更高的強度、耐磨性，原用的鋼種已遠遠不能滿足用戶的使用需求，迫切地需要進行材料的升級換代。新材料要求具有高強度、良好的耐磨性、優(yōu)良的抗腐蝕性能，以達到在增加載荷的同時實現(xiàn)自身減重、提高使用壽命的目的。

本鋼研制的高強度混凝土攪拌罐用鋼BG520JJ在冶煉上采用合理控制鋼水的化學(xué)成分、潔凈度、夾雜物形態(tài)，連軋采用TMCP(控軋控冷)軋制，既保證了鋼材具有高的強度和良好的塑性，同時提高了鋼材的耐磨性。

技術(shù)要求

化學(xué)成分及冶煉工藝

本鋼混凝土攪拌罐用鋼BG520JJ生產(chǎn)厚度規(guī)格為2.0~6.0 mm的熱連軋鋼板及鋼帶，主要采用碳錳強化，降低成本，同時添加少量的微合金元素鈦及一定量的銅提高鋼板的強度及耐腐蝕性。鐵水必須經(jīng)過預(yù)處理，以保證成品S含量符合內(nèi)控要求。鋼板及鋼帶所用的鋼為氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，通過LF爐進行成分調(diào)整及合金配比等工作。具體化學(xué)成分要求見表1。

連軋工藝

由于鑄坯中含有銅元素，在加熱過程中容易在鑄坯表面聚集，因此在滿足軋制要求的前提下，盡可能縮短高溫在爐時間，避免與在爐時間較長的鋼種混裝，在爐時間應(yīng)控制在180 min以內(nèi)。

鑄坯冶煉后在本鋼2300機組進行生產(chǎn)軋制，通過控制在爐時間，保證奧氏體晶粒不過度粗化。同時采用控軋控冷工藝，終軋后馬上冷卻，細化鋼材組織，提高強度。具體連軋工藝見表2 。

力學(xué)性能

此鋼種為低合金高強鋼，拉伸試驗采用橫向試樣?？估瓘姸纫筮_到520 MPa以上，屈服強度要求達到365 MPa以上，斷后伸長率采用比例試樣，最低要求20%。冷彎試驗采用寬度大于20 mm冷彎試樣。具體力學(xué)性能要求見表3。

表1 實驗用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))%

表2 軋制工藝

表3 力學(xué)性能要求

性能檢驗結(jié)果

性能檢驗

混凝土攪拌罐用鋼BG520JJ生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度規(guī)格為4.0~6.0 mm，共計生產(chǎn)1865 t鋼材，表面質(zhì)量良好，性能檢驗均一檢合格，見表4 。

從表4所示的數(shù)據(jù)上看，力學(xué)性能檢驗指標全部合格，屈服強度均值439.6 MPa，最低值405 MPa，抗拉強度均值達到558.1 MPa，最低值535 MPa，強度指標完全滿足用戶使用要求，伸長率最低值為27%，說明鋼材有較好的塑性，能滿足客戶對于攪拌罐用鋼強度、塑性的要求，既降低了鋼板厚度又能滿足性能要求。同時觀察極值的分布可以發(fā)現(xiàn)，各性能指標波動較小，說明鋼材從成分及工藝各方面控制穩(wěn)定，波動小，方便用戶的使用。

表4 力學(xué)性能檢驗結(jié)果

其他檢驗

對生產(chǎn)的BG520JJ厚度規(guī)格4.0 mm取2卷試樣，均取橫縱向拉伸樣各兩支，對結(jié)果進行對比分析，見表5。從檢驗結(jié)果看，力學(xué)性能指標均符合標準要求，且橫縱向差別很小，說明鋼材各向異性較好。

表5 拉伸檢驗結(jié)果

觀察拉伸試樣的拉伸曲線，有明顯的屈服平臺，上下屈服點明顯，符合低合金高強鋼特點，工程應(yīng)變在20%左右斷裂，斷后伸長率均高，塑性較好。

對4.0 mm及6.0 mm兩種規(guī)格BG520JJ各取1塊金相試樣進行分析，檢驗結(jié)果見表6。

表6 金相檢驗結(jié)果

從檢驗結(jié)果看，4.0 mm厚度規(guī)格硫化物指標為1級，單顆粒球狀氧化物級別為0.5級，6.0 mm厚度規(guī)格試樣夾雜物均較少，鋼質(zhì)較純凈。各厚度規(guī)格晶粒較細，在11.4~11.6之間，晶粒細化既提高了強度也提高了塑性。組織為鐵素體加珠光體，珠光體百分含量在23%~26%之間，顯微組織及晶粒度符合設(shè)定預(yù)期。

從金相照片看，在鐵素體基體間分布有珠光體，鐵素體及珠光體均均勻細小，珠光體分布在鐵素體周圍位置。金相照片見圖1。

取厚度4.0 mm規(guī)格進行冷彎實驗，取樣寬度分別為35 mm及80 mm，寬度冷彎試樣各4塊，80°彎曲，全部合格。

取寬度分別為b=35 mm、b=80 mm的寬冷彎試樣各4塊，彎心直徑d=2a檢驗，彎曲角度為180°。合格后壓靠至d=0， 180°冷彎后均無裂紋，說明BG520JJ鋼具有優(yōu)良的工藝性能。

圖1 BG520JJ金相照片

圖2 混凝土攪拌罐車

分析與討論

通過力學(xué)性能檢驗分析，本鋼生產(chǎn)的高強度混凝土攪拌罐用鋼總體性能穩(wěn)定，強度符合標準要求。煉鋼通過采用鐵水預(yù)處理，使得總體含硫量低于0.01%，磷含量低于0.015%，鋼種雜質(zhì)元素較低，對鋼板的塑性等性能有較好的效果。

生產(chǎn)的BG520JJ鋼主要采用碳、錳等元素進行強化，降低了生產(chǎn)成本，同時鋼中添加微量鈦元素，與鋼種氮元素結(jié)合，降低了鋼板的時效性，通過控軋控冷工藝，在加熱時防止奧氏體晶粒過大，軋制時擴大了奧氏體未再結(jié)晶區(qū)，細化了組織，在冷卻后通過析出強化及彌散強化提高了鋼板的強度。同時在鋼板焊接過程中，可以控制奧氏體的晶粒大小，防止魏氏組織的產(chǎn)生，對焊接也有較好的作用。

為了提高鋼材的耐腐蝕性，鋼中添加了一定量的銅元素，既提高了鋼板的強度，也使得鋼材的耐腐蝕性提高。但是由于銅在冶煉及加熱過程中容易在鑄坯表面聚集，因此需要在加熱時對鑄坯加熱時間、加熱速度等進行控制。添加磷元素雖然對鋼板有強化及耐腐蝕的作用，但是磷元素對鋼板冷彎影響較大，因此不添加磷元素。

通過上述成分及工藝制造的鋼板晶粒較細，性能穩(wěn)定。圖2為使用本鋼生產(chǎn)的BG520JJ制造的混凝土攪拌罐圖片。

結(jié)論

(1) 本鋼研制開發(fā)的BG520JJ熱軋鋼帶(板)化學(xué)成分、軋制工藝設(shè)計合理，各項性能指標完全符合設(shè)計要求。

(2) 本鋼研制的BG520JJ熱軋鋼帶(板)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，尺寸外形精良，具有良好的力學(xué)性能、焊接性能和耐腐蝕性能，滿足制造多種混凝土攪拌罐用鋼的使用要求。