薄规格高韧性船板轧钢工艺探讨.doc

薄规格高韧性船板轧钢工艺探讨摘要：针对韶关钢铁集团公司在用常规热轧工艺开发薄规格D级船板时出现应变时效不合问题进行了研究和工业试验。通过对钢板的成分设计和4种不同工艺方案的比较，得出采用Al、NbV微合金化，并采用两阶段控轧+轧后控冷工艺，可生产出合格的薄规格D级船板。关键词：薄钢板；船板；应变时效冲击韧性；T艺优化 在各船级社的普通强度船板钢交货条件中，均规定厚125mm以下的钢板可以任何轧制状态交货。因此，韶钢生产的B级船板以热轧状态交货；而在开发D级船板时，采用常规热轧工艺却出现了应变时效冲击性能不合现象。在制造船体结构时，由于经常采用弯曲、卷边、冲孔、剪裁等产生局部塑性变形的工艺操作，易引起应变时效。因此尽管各国船级社的船规中未明确规定应变时效冲击值，但在造船用钢板的船级社认证过程中，应变时效冲击韧性是一项重要指标，如D级船板在认证过程中即要求20应变时效冲击韧性达到27J以上。为此，对影响薄规格D级普通强度船板低温应变时效冲击韧性的工艺控制问题进行了探讨。通过调整轧制工艺，获得了符合性能要求的船板。1 应变时效产生机理 构件用钢经冷塑性变形后，在室温放置较长时间或稍经加热后会发生应变时效，其强度、硬度上升，塑性、韧性下降。 应变时效的本质是由于柯氏气团的形成，造成钢的强化和脆化。如果钢中氮浓度较高，柯氏气团的形成更容易；如果钢的纯净度高，氮含量低，脱氧程度好，即为提高时效冲击韧性创造了条件。减少间隙溶质元素，或加入固定C、N的强碳化物形成元素Al、Nb、V，使C、N与之结合成稳定的化合物而从固溶体中消除，则柯氏气团就无从产生，从而会减弱或完全消除在较低温度时发生的应变时效现象。此外，Al、Nb、V和C、N形成的化合物还有细化晶粒作用，可使钢的强韧性提高。2 试验方案21 化学成分的确定 根据应变时效产生情况，结合韶钢实际，成分确定的控制范围：C含量在005018，Mn含量为080。采用NbV和A1复合微合金化。由于采用转炉生产工艺，钢中氮含量较低，控制在2010-64010-6。22 生产工艺路线 生产工艺路线：120t转炉冶炼LF精炼宽板坯连铸步进式加热炉加热高压水除鳞可逆式立辊轧机轧制3450mm四辊可逆式宽板轧机轧制层流冷却热矫直精整板材标识、堆垛、入库。23试验方法 在120t大转炉宽板坯生产线冶炼150mm2200mm坯，选择其中1个炉号的板坯，按以下4种不同生产工艺进行试验(轧后板厚12mm)，见表1。 试验中除最后一道次外，其余道次的单道次压下率均在10以上。在4种试验工艺中，工艺3的控制较难：由于待温钢板厚度薄，因而造成待温后钢板头尾、侧边温降大，对钢板板形有一定影响。为此，在试验工艺4中提高了钢板待温厚度。3 试验结果及分析31 试验结果 311强度和塑性 沿钢板的纵向和横向取样进行拉伸试验。其结果见表2。 由表2可见，工艺2(常规轧制+控冷)与工艺1(常规轧制+空冷)相比，强度提高了1535MPa，塑性略有提高。而采用工艺3、工艺4(控轧+控冷)比采用工艺1强度提高近100MPa，伸长率降低约5。312低温韧性 钢板取样后，按国家标准加工成10mml0mm55mm的V型缺口试样，于JB-30B冲击试验机上检测20、0、一20、一40、一60等不同温度时的冲击韧性值，试验结果见图1。 由图1可见，在温度为20一20时，各工艺方案下试样的冲击韧性均较好。当温度降到一40时，采用工艺3、工艺4试样的冲击值较用工艺1、工艺2时提高100J。对于一60时的冲击韧性，采用工艺4(第2轧程累计压下率686)时最好。313 应变时效韧性 应变时效韧性的检验方法：取纵向拉伸试样进行10的拉伸变形，经过应变的拉伸样坯，按标准加工成V型缺口冲击试样。将制备好的冲击试样在250下均匀加热，并保温1h(人工时效)，然后在空气中冷却至室温。取经过应变时效的冲击试样，在20、0、一20、40、一60不同温度下进行试验，试验结果见图2。 由图2可见，采用控轧控冷工艺明显改善了钢板的应变时效冲击韧性，工艺4在一40、一60的应变时效均达到100J以上，与工艺3(第2轧程累计压下率568 96)相比，在20、0、一20时二者的应变时效冲击值相近，而在一40、一60时其比工艺3提高60J以上。314金相组织 对采用4种不同工艺所轧钢板取样进行金相分析，其组织、带状组织、铁素体晶粒度、夹杂物情况如表3所示。32 试验结果分析 同一炉号按不同工艺轧制薄规格板时，采用常规热轧工艺1和工艺2能满足Q235D、Q235E(不要求应变时效钢种)等钢种的低温韧性要求；采用控轧控冷工艺(工艺3和工艺4)所轧钢板的综合性能均可达到D级船板的要求。而且，工艺4比工艺3的低温应变时效冲击性好，且因待温后温度较均匀，板形更易控制。 加入A1、NbV等微合金元素的钢板，经合理的控轧控冷工艺，比采用常规热轧工艺，可使晶粒度提高1级。晶粒的细化对提高低温韧性有较大作用。4 结论 生产薄规格D级船板，通过加入Al、NbV等固定C、N的强碳化物形成元素和细化晶粒元素，经控轧控冷工艺，一40低温V型冲击和一20低