王兵，孟延軍，王楊，劉燕霞，陳敏

（1河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊 050000；2河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050000）

A36高強(qiáng)船板鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化控制*

王兵1，孟延軍1，王楊2，劉燕霞1，陳敏1

（1河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊 050000；2河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050000）

統(tǒng)計(jì)表明，A36高強(qiáng)船板鋼力學(xué)性能富余量較大，為降低生產(chǎn)成本，對(duì)成分及工藝進(jìn)行優(yōu)化，降Nb（0.010%）、微調(diào)Mn（0.07%），降低鋼板終軋溫度（10～30℃）和返紅溫度上限（20℃），實(shí)際生產(chǎn)表明，工藝參數(shù)控制穩(wěn)定，船板性能全部合格，噸鋼降低成本29.5元。

高強(qiáng)船板；A36鋼；力學(xué)性能；Nb；Mn

節(jié)能降耗、綠色生產(chǎn)成為發(fā)展趨勢(shì)，在高強(qiáng)船板各項(xiàng)指標(biāo)滿足9國(guó)船規(guī)的條件下，對(duì)A36高強(qiáng)船板性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用合金替代、降低貴重合金加入量，并通過(guò)冶煉和軋制工藝優(yōu)化［1-4］，在保證船板良好力學(xué)性能的同時(shí)，降低船板生產(chǎn)成本。為此，本研究通過(guò)控制冶煉A36高強(qiáng)船板鋼的高潔凈度、控制夾雜物形態(tài)與粒度，提高連鑄坯的冶金質(zhì)量；通過(guò)優(yōu)化高強(qiáng)船板控軋控冷工藝，獲得較好的船板板型、表面質(zhì)量和性能。

1 A36鋼性能統(tǒng)計(jì)分析

A36船板鋼力學(xué)性能富余量統(tǒng)計(jì)分析如表1所示，厚度≤25 mm的A36船板屈服強(qiáng)度富余量40 MPa以上比例占91.94%，抗拉強(qiáng)度富余量40 MPa以上比例占59.05%，伸長(zhǎng)率富余量4%以上比例占91.82%，沖擊功富余量40 J以上比例占98.08%。厚度＞25～38 mm的船板屈服強(qiáng)度富余量40 MPa以上比例占94.23%，抗拉強(qiáng)度富余量40 MPa以上比例占36.69%，伸長(zhǎng)率富余量4%以上比例占95.72%，沖擊功富余量40 J以上比例占99.81%。對(duì)應(yīng)性能的實(shí)際成分統(tǒng)計(jì)情況如表2所示，不同性能指標(biāo)富余量實(shí)際成分控制相當(dāng)，平均［C］=0.14%～0.15%，［Si］=0.30%，［Mn］=1.26%～1.30%，［Als］=0.020%～0.021%，［Nb］=0.023%～0.024%。A36船板總體性能指標(biāo)富余量較大，可以進(jìn)行優(yōu)化。

表1 A36船板力學(xué)性能富余量統(tǒng)計(jì)情況

表2 對(duì)應(yīng)表1中性能的A36船板化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)情況

2 優(yōu)化改進(jìn)試驗(yàn)及結(jié)果

2.1 成分及工藝優(yōu)化

通過(guò)性能和成分分析，制定了相應(yīng)的優(yōu)化試驗(yàn)方案。A36高強(qiáng)度船板鋼冶煉目標(biāo)成分Mn由1.28%增加為1.35%，Nb由0.025%降至0.015%，其他成分不變，目標(biāo)冶煉成本可降低29.5元/t；終軋溫度根據(jù)鋼板厚薄規(guī)格分別降低10～30℃；返紅溫度上限降低20℃。技術(shù)參數(shù)優(yōu)化后首批共試驗(yàn)19批，冶煉過(guò)程控制嚴(yán)格按降Nb成分冶煉?；瘜W(xué)成分分析表明，Mn含量1.24%～1.35%，平均1.28%；Nb含量0.013%～0.018%，平均0.015%；其他成分基本不變。符合冶煉目標(biāo)要求。

2.2 A36高強(qiáng)度船板優(yōu)化后的性能

按優(yōu)化的成分及工藝共軋制A36船板9批73塊222.487 t，軋制厚度為8 mm、10 mm、20 mm，成品性能檢驗(yàn)均達(dá)到了船級(jí)社規(guī)范要求。其中8 mm鋼板屈服強(qiáng)度平均富余量57 MPa，抗拉強(qiáng)度平均富余量58 MPa，伸長(zhǎng)率平均富余量8%，沖擊功平均富余量48 J；10 mm鋼板屈服強(qiáng)度平均富余量46.5 MPa，抗拉強(qiáng)度平均富余量63.5 MPa，伸長(zhǎng)率平均富余量7.5%，沖擊功平均富余量68 J（因8 mm、10 mm鋼板取樣尺寸為5 mm×10 mm、7.5 mm×10 mm，為沖擊小樣，沖擊功值偏低）；20 mm鋼板屈服強(qiáng)度平均富余量50.5 MPa，抗拉強(qiáng)度平均富余量46 MPa，伸長(zhǎng)率平均富余量6%，沖擊功平均富余量194 J（見表3），冷彎全部合格。

表3 優(yōu)化后A36試驗(yàn)鋼板力學(xué)性能

對(duì)優(yōu)化后的A36試驗(yàn)鋼板在厚度1/4處取樣，經(jīng)4%硝酸酒精溶液浸蝕后觀察其金相組織，基體組織為鐵素體和珠光體，組織均勻，晶粒較細(xì)，晶粒度10級(jí)（見圖1）。

圖1 優(yōu)化后A36試驗(yàn)鋼板金相組織

2.3 A36船板的優(yōu)化生產(chǎn)

A36降成本優(yōu)化成功后，將試制方案轉(zhuǎn)為產(chǎn)品工藝規(guī)程，在原A36工藝規(guī)程基礎(chǔ)上作了以下調(diào)整：降Nb（-0.010%）、微調(diào)Mn（+0.07%），降低鋼板終軋溫度（10～30℃）和返紅溫度上限（20℃）。后續(xù)生產(chǎn)的A36船板工藝參數(shù)控制穩(wěn)定，性能全部合格。按優(yōu)化后成分及工藝共生產(chǎn)A36船板3 839 t，累計(jì)降低成本11.33萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

中板通過(guò)在冶煉成分上微調(diào)Mn、降Nb，軋制工藝上降低鋼板終軋溫度和返紅溫度上限，工藝參數(shù)控制穩(wěn)定，性能均能達(dá)到船規(guī)要求，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)船板A36性能優(yōu)化降成本。根據(jù)不同合金對(duì)船板性能的改善程度，采取增加廉價(jià)合金加入量、降低貴重合金加入量的方式，并優(yōu)化冶煉和軋制工藝，既可保證船板良好的力學(xué)性能，又能降低船板生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)技術(shù)水平和資源利用率，對(duì)鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

［1］郝鑫，王新華，楊光維，等.高級(jí)別船板鋼爐外精煉過(guò)程潔凈度研究［J］.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（11）：1 471-1 475.

［2］吳建中，石驍，郭漢杰，等.Mn含量波動(dòng)對(duì)DH36高強(qiáng)度船板鋼力學(xué)性能影響的數(shù)學(xué)模型［J］.工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，38 （S1）：101-108.

［3］李堂，杜方海.超快冷條件下AH36船板鋼減量化生產(chǎn)［J］.中國(guó)金屬通報(bào)，2016（7）：116-117.

［4］張建波，彭謙之，周海濤，等.船用高強(qiáng)度鋼AH32熱變形行為的研究［J］.材料熱處理技術(shù)，2012，41（18）：1-7.

Production Process Optimization Control of A36 High Strength Ship Plate Steel

WANG Bing1,MENG Yanjun1,WANG Yang2,LIU Yanxia1,CHEN Min1
（1 Material Engineering Department,Hebei College of Industry and Technology,Shijiazhuang 050000,China; 2 School of Materials Science and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050000,China）

The statistics show that it has a large amount of surplus in the mechanical properties of A36 high strength ship plate steel. The composition and process was optimized in order to reduce the production cost through reducing Nb(0.010%),fine tuning Mn (0.07%),reducing the final rolling temperature(10-30℃)of the steel plate and the upper limit of the heat return temperature (20℃).The results show that the cost of 29.5 yuan was reduced and the process control parameters of ship performance is stability.

high strength ship plate;A36 steel;mechanical property;Nb;Mn

TG142.41

A

1004-4620（2017）02-0013-02

*河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)QN2016168；河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)ZY2016006。

2016-12-22

王兵，男，1978年生，2010年畢業(yè)于河北科技大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，工學(xué)碩士?，F(xiàn)為河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系書記，講師，研究方向?yàn)殇撹F冶金新材料的應(yīng)用與開發(fā)。