高強船體結構用鋼板邊裂原因分析

范佳旭

(山東萊蕪鋼鐵集團有限公司 規劃發展部，山東 萊蕪 271104)

高強船體結構用鋼板邊裂原因分析

范佳旭

(山東萊蕪鋼鐵集團有限公司 規劃發展部，山東 萊蕪 271104)

摘要：針對高強船體結構用鋼板因出現裂紋而造成廢鋼的問題，主要通過研究AH36高強船體結構用鋼板的生產工藝流程，同時對試樣進行金相分析和成分分析，得到了其常見裂邊問題產生的原因，并提出了控制措施。

關鍵詞：AH36；裂邊；分析

造船用鋼一般是指船體結構用鋼，它指按船級社建造規范要求生產的用于制造船體結構的鋼材。船體用結構鋼按照其最小屈服點劃分強度級別為一般強度結構鋼和高強度結構鋼。中國船級社規范標準的一般強度結構鋼分為A、B、D、E 4個質量等級[1]。

本文主要通過研究AH36高強船體結構用鋼板生產工藝流程，分析其常見的裂邊問題產生原因，并提出了控制措施。

1邊裂變化趨勢

2014年1月～2月，山東萊蕪鋼鐵集團有限公司高強船體結構用鋼板因出現裂紋而造成廢鋼共計1 000 t。

2工藝流程及化學成分

2.1工藝流程

工藝流程為：鐵水預處理→轉爐→LF精煉→RH精煉→板坯連鑄→寬厚板成材→緩冷→收集→入庫。

2.2化學成分

依照國家標準GB 712—2011，高強船體結構用鋼的化學成分見表1。

表1AH36高強船體結構用鋼的化學成分(質量分數)

(%)

3冶煉工藝

3.1轉爐冶煉

3.1.1入爐鐵水條件

鐵水脫硫嚴格執行工藝規程，脫硫完畢清除干凈鐵水表面的渣子。所有合金及原材料應符合技術標準要求。

3.1.2冶煉工藝

要求鐵水計量準確，嚴格控制裝入量，裝入量誤差±2 t。采用自產廢鋼，不得使用渣鋼。轉爐使用優質的石灰和白云石。冶煉過程中控制合適的槍位和加料時機，渣料于終點前3 min加完。采用高拉補吹，終點壓槍時間≥60 s。底吹模式采用E模式。造渣制度采用單渣工藝冶煉，終渣堿度控制在R=3.0～3.5，做到初期渣早化，過程渣化好，終渣化透，應使用紅凈鋼包。

3.2精煉操作

3.2.1LF精煉

鋼包到精煉后立即進行吹氬和測溫，氬氣壓力和流量控制在以渣面翻動且不露鋼水為宜，根據實際情況加入脫氧劑和造渣劑等進行造渣。出站前頂渣應為黃白渣或白渣，黃白渣或白渣保持時間≥10 min，終渣堿度盡量控制在2.2以上。加料通電7～10 min且頂渣化好后，取樣分析、測溫，根據化學成分分析結果進行成分調整。如果成分鋁、鈦不足，采用鋁粒或鋁線進行增鋁，用鈦線增鈦。

3.2.2RH精煉

RH處理時避免化學升溫，確保純脫氣時間>5 min。鋼水出站前喂入Si-Ca線進行鈣化處理；喂線后進行軟吹，軟吹時間不得<25 min，軟吹要求包內鋼液微動，鋼水不得裸露。RH冶煉周期控制在30～55 min(根據實際調整)。鋼包到精煉步驟后立即進行測溫、定氧和吹氬。氬氣壓力和流量以渣面輕微翻動，不露鋼水為宜。

4試樣分析

4.1金相分析

從裂紋的宏觀形式求講，根據裂紋發生位置可分為上表面裂紋與下表面裂紋。對出現的裂紋取樣并進行金相分析，從金相來看，裂紋應該是由原始鑄坯帶來的。裂紋金相圖片如圖1所示。

圖1　裂紋金相圖片

4.2成分分析

將裂紋樣品經稀硝酸和促溶劑氫氟酸溶解，用ICP-OES法測定向量金屬元素，測試結果見表2。經測試得知，主要成分均控制穩定，但殘余元素Cr含量為0.07%，明顯偏高。鋼中的殘余元素Cu亞晶界偏聚，被Fe優先氧化后在連鑄坯中富集，加熱爐二次加熱使富集加劇，Cu向鋼基體滲透擴散，鋼的塑性惡化，導致鋼板產生表面微裂紋缺陷。AH36高強度船板中的Cr含量遠小于抑制Cu形成低熔點所需的含量，不足以形成連鑄坯中Cu、As和Sn的富集，所以Cr含量偏高不是此次產生裂紋的主要原因。

表2　AH36化學成分(質量分數)　(%)

5優化措施

煉鋼需加強鑄坯角部位的質量控制，改善連鑄坯角部塑性，保證鑄坯角部質量良好。煉鋼加強連鑄坯外形尺寸控制，減小倒梯形，為軋制創造良好條件。寬厚板廠優化了粗軋軋制工藝，減小了寬展道次壓下量，改善了軋制變形效果。

6結語

本文主要論述了AH36的生產工藝。轉爐冶煉LG590CL的重點是終點成分控制，精煉操作的重點是增碳及脫氧。采用合理的脫氧合金化制度和良好的保護澆注措施，穩定控制中間包的鋼水溫度、拉速和冷卻水量可以獲得較低的夾雜物含量和良好的鑄坯內部質量。

參考文獻

[1] 張行剛.AH36船板鋼熱軋過程中再結晶行為的實驗研究[J].熱加工工藝, 2010(12):21-23.

責任編輯鄭練

武漢重型機床集團有限公司承攬長征五號火箭筒段鉚接系統制造任務

中國兵器工業集團集團公司下屬武漢重型機床集團有限公司研制的大直徑鉚接焊專機將用于中國長征五號重型運載火箭項目筒段自動化鉚接系統。大直徑筒段自動化鉚接系統專機產品主要用于承擔長征五號火箭大直徑筒段殼體的夾層夾緊、自動鉆孔、劃窩、送釘和鉚接工作，能夠滿足3種高度的火箭產品的自動化鉆鉚。武重集團2014年先后為航空航天和軌道交通等領域提供了各類專機38臺(套)，未來武重集團將以該項目為契機，堅持以全價值鏈體系化精益管理戰略為主線，不斷加強技術可靠性研究，不斷提升市場核心競爭力，逐步實現“立足重型機床主業，打造相關關聯產業鏈”的發展戰略目標。

——摘自中國兵器工業集團公司網

Analysis of Crack Formation Causes of High Strength Hull Plate

FAN Jiaxu

(Planning and Development Department, Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Abstract:Focused on the problem of scrap because of steel crack occurring on high strength ship body structure, through studying process of AH36 high strength ship body structure steel, analyzed metallographic and ingredient of the samples including the cause of crack, and provided control measures.

Key words:AH36, crack, analysis

收稿日期：2014-06-10

作者簡介：范佳旭(1982-)，男，本科，工程師，主要從事冶金生產等方面的研究。

中圖分類號：TG 333

文獻標志碼：B