Q345qE试制方案(第二稿)1.22.docx

Q345qE试制方案第一部分 客户需求和竞争对手分析一、 客户需求1、 桥梁结构钢加工生产工艺钢卷开平板火焰切割（分条）组立（点焊）埋弧焊（成型）矫直组部件气体保护焊（将部件点焊部位焊合）二次矫直抛丸喷漆成品。2、 桥梁结构钢的用途及特点桥梁结构用钢主要用于大跨度桥梁的主体，承受较大的静、动载荷，长期暴露于露天环境，作业条件恶劣，服役时间长。 因此要求桥梁结构钢具有优良的强度、低温冲击韧性，还要有良好的焊接性，同时要有低的屈强比，以保证大载荷下的抗断裂能力。因此，该钢板应该具备：（1） 钢质纯净，低S、低P及夹杂物数量少、尺寸小且呈球状弥散分布；（2） 有较高的强度、低温冲击韧性、低的屈强比及良好的焊接性能；（3）有均匀的金相组织，晶粒度在10-12级，带状组织2.0级。3、 成分要求(GB/T 714-2008)表1元素C，%Si，%Mn，%P，%S，%N，%ALs%成分范围0.180.550.90-1.700.0200.0100.0120.015Nb%V%Ti%Cr%Ni%Cu%Mo%0.060.080.030.80.50.550.20注：钢中固氮合金元素含量（铌、钒、钛组合或单个）应在质量证明书中注明。如供方能保证氮元素含量符合0.012%，可不进行氮元素含量分析。4、 钢卷规格及允许偏差表2厚度规格，mm宽度，mm厚度，mm100-+150.15、 性能要求 (GB/T 714-2008)表3Rm，MPaRel，MPaA，%V型冲击功(纵向)-40180弯曲试验弯心直径49034521472.0a二、 竞争对手质量控制水平竞争对手规格，mmCSiMnPSAlsNb屈服强度抗拉强度，延伸率，%V型冲击功-40(10*10*55)宁钢(Q345qD)设计值（3.0-19.0）*（950-1630）0.10-0.120.15-0.351.20-1.400.0200.0080.020-0.0450.015-0.0303455102147目标0.110.251.300.0180.0060.0300.018表4热轧温度竞争对手出炉温度，精轧出口温度，卷取温度，宁钢(Q345qD)1190830610三、 吉钢成分设计竞争对手规格，mmCSiMnPSAlsNb出炉温度，精轧出口温度，卷取温度，吉钢（Q345qE）设计值0.100.120.15-0.201.10-1.250.0150.0060.0150.040(0.025-0.035)1200208602060020目标0.110.181.150.0120.0050.0250.0301200208602060020表5四、 性能测算不同厚度规格下Q345qE设计工艺与Q345B及L360M钢实际工艺性能对比如下：表6序号钢种炼钢成分控制热轧温度控制实测厚度性能C，%Si，%Mn，%P，%S，%Als，%Nb出炉温度，精轧出口温度，卷取温度，RmRelA(%)V型冲击功-40(10*10*55)1Q345B0.150.171.300.0180.0050.030-12002086020600209.053540540122J2L360M0.100.201.080.0160.0030.0360.02512202086020570208.0520420453Q345qE0.110.181.150.0120.0050.0250.030120020860206002010.052341045130J分析：Q345qE与L360M相比：1、热轧终轧温度一致，卷取温度提温30，影响性能抗拉强度降低10MPa，屈服强度降低20MPa，延伸率提高2%；2、化学成分Mn含量提高0.10%，影响性能抗拉强度增加8MPa，屈服强度增加5MPa，延伸率降低1%；Nb含量提高0.005%，影响性能抗拉强度增加15MPa，屈服强度增加15MPa，延伸率降低1%；3、厚度高2mm影响性能屈服强度低10MPa，抗拉强度低10MPa延伸率高1%。以以此预计Q345qE抗拉强度523MPa，屈服强度410MPa，延伸率45%，屈强比0.78，-40冲击功130J。五、 成本对比表7钢种硅铁硅锰中锰铌铁铝线CaLF预处理钢铁料合计单耗成本单耗成本单耗成本单耗成本单耗成本成本Q235B2.312.65.531.460.56.4250.48Q345B0.221.214.180.653.5426.48112.8440161.17Q345qE0.221.214.180.654.2531.790.468.1112.841352较Q235B增加9.51较Q235B增加10279.09从合金成本对比来看，Q345qE税前成本较Q235B增加228.61元/吨，税后增加267.48元/吨，较常规Q345B税前成本增加117.92元/吨，税后增加137.96元/吨。第二部分 内部工艺控制一、 生产工艺路线铁水预处理转炉冶炼LF精炼连铸板坯加热高压水除磷粗轧精轧卷取二、 过程参数设计1、 炼钢工序1.1 化学成分设计采用低碳、高锰、低硫、低磷、微合金（Nb）的成分设计思路。（1）碳是有效的强化元素，能大幅度提高钢的强度，但由于碳含量增加，相变后珠光体含量增加使钢的塑性降低，尤其是碳含量增加会明显恶化钢的焊接性能。为了保证大载荷下的抗断裂能力故低碳设计既满足强韧性（低屈强比）、焊接性（低碳当量）要求又可减轻板坯中心偏析。碳高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。（2）锰和硅都是固溶强化元素，但硅含量增加会使屈服强度增加，降低材料的成型性能，并降低焊接性能，另外硅的增加会使钢中易产生集中分布的硅酸盐夹杂，同时考虑钢卷表面质量（氧化铁皮的控制）故对Si要求控制在0.20%以内。锰元素系易偏析元素，对板坯中心偏析（一次带状组织）影响较大且对后续钢卷带状组织（二次带状组织）遗传性较强且很难去除。（3）微合金Nb能和钢中的碳、氮形成碳氮化铌在热轧加热过程中进行充分固溶，在轧制过程中在晶界析出起到钉扎作用从而细化晶粒提高强度，同时降低时效敏感性和冷脆性；改善焊接性能。（4）桥梁结构用钢Q345qE要求钢质纯净，硫、磷含量低。钢中硫化物夹杂对钢板的塑形和韧性具有强烈的影响，钢中硫化物夹杂物以第二相的形式分布于基体中，高温时硫化物夹杂物具有良好的塑性，轧制时随着钢材的延伸硫化物夹杂呈条状分布在基体中，常温下呈脆性且与基体结合较弱， 影响钢的低位冲击韧性。磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。表8 成分标准牌号C%Si%Mn%Nb%P%S%Als%GA：B00*Q345qE0.180.550.901.700.0600.0200.0100.015GK：B00*0.100.150.100.251.101.300.0200.0350.0200.0080.0150.050GE：B00*0.100.120.150.201.101.250.0200.0300.0150.0060.0150.040目标0.110.181.150.0250.0120.0050.025残余元素V%Ti%Cr%Ni%Cu%Mo%0.080.030.80.50.550.201.2 入炉铁水及废钢条件高炉铁水S 0.030%，铁水进行脱硫处理，入炉铁水S0.015%，脱硫后扒净脱硫渣，保证露亮面90%以上。使用自产废钢或外购废钢严禁使用脱硫渣铁。1.3 转炉保证全程底吹氩，出钢前加大底吹流量，强搅2min才能出钢。1.4 转炉终点温度：采用高拉补吹，避免后吹使钢水过氧化，降低钢中氧化物夹杂物，为了保证LF精炼炉到站温度，转炉出钢温度控制在16701680。1.5 出钢挡渣：双步挡渣出钢，严格控制下渣量，钢包渣厚不超过100mm。1.6 脱氧合金化采用硅铁脱氧，加入量根据终点碳含量按表9进行。表9终点C，%0.030.050.050.10硅锰，kg/炉19001800中锰，kg/炉11001100硅铁加入量，kg/炉2001001.7 氩站吹氩到氩站测温、取样，根据终点氧含量进行喂铝线，保证钢中ALs0.020%。2、 LF炉工序2.1 保证到站温度不低于1580，尽量控制LF加热时间减少钢液增氮。2.2 保证钢包沿干净且透气性良好。2.3 造好泡沫渣，（白渣保持时间在15分钟）减少钢液与空气接触增氮。2.4 保证微正压操作。2.5 喂铝线后加入铌铁，中等吹氩3分钟后喂入硅钙线，400米/炉，喂线速度控制在3.5-4.0米/秒。2.6 保证软吹氩时间大于7分钟。2.7 硅钙线现场具备条件，且喂丝机状态良好。3、 连铸工序3.1 全程保护浇注，套水口开浇，停浇下水口，保证钢包自开率100%，长水口及板间氩气密封要做好，中包覆盖剂要及时加入，保证黑渣操作。3.2 中包温度：15351545。（该钢种液相线温度为1518），减轻中心偏析。3.3拉速（m/min）表10板坯宽度（mm）中包温度，153515351545154615501550900-13001.201.0-1.200.9-1.00.93.4 中包液面控制在800-1100mm。3.5保护渣：低合金钢保护渣。3.6 结晶器液面自动控制要投入，保证液面波动在3mm以内。3.7 一冷水采用弱冷水表。3.8二冷水采用4#水表。3.9 铸坯在线每炉取两块板坯角样做酸蚀检验，发现超标该炉该流板坯下线清理。3.10及时取低倍样并保证质量送物理检验站。3.11铸机开口度精度满足0.7mm，结晶器与零段对弧满足0.2mm。4、 热轧工序4.1加热制度为使微合金元素Nb或Ti 在加热过程中充分固溶到奥氏体中，发挥其强化作用，加热目标温度分别定为1220（Nb）、1200（Ti）。4.2轧制温度控制及冷却控制控制较低的终轧温度可以保证奥氏体相变后获得细小的铁素体组织，随着终轧温度和卷取温度的提高，钢板的屈强比降低，在保证强度指标的前提下适当提高终轧温度有利于减轻带状组织。过低的卷取温度