A36高強船板鋼生產工藝優化控制*

王兵，孟延軍，王楊，劉燕霞，陳敏

（1河北工業職業技術學院，河北石家莊 050000；2河北科技大學材料科學與工程學院，河北石家莊 050000）

A36高強船板鋼生產工藝優化控制*

王兵1，孟延軍1，王楊2，劉燕霞1，陳敏1

（1河北工業職業技術學院，河北石家莊 050000；2河北科技大學材料科學與工程學院，河北石家莊 050000）

統計表明，A36高強船板鋼力學性能富余量較大，為降低生產成本，對成分及工藝進行優化，降Nb（0.010%）、微調Mn（0.07%），降低鋼板終軋溫度（10～30℃）和返紅溫度上限（20℃），實際生產表明，工藝參數控制穩定，船板性能全部合格，噸鋼降低成本29.5元。

高強船板；A36鋼；力學性能；Nb；Mn

節能降耗、綠色生產成為發展趨勢，在高強船板各項指標滿足9國船規的條件下，對A36高強船板性能進行統計分析，采用合金替代、降低貴重合金加入量，并通過冶煉和軋制工藝優化［1-4］，在保證船板良好力學性能的同時，降低船板生產成本。為此，本研究通過控制冶煉A36高強船板鋼的高潔凈度、控制夾雜物形態與粒度，提高連鑄坯的冶金質量；通過優化高強船板控軋控冷工藝，獲得較好的船板板型、表面質量和性能。

1 A36鋼性能統計分析

A36船板鋼力學性能富余量統計分析如表1所示，厚度≤25 mm的A36船板屈服強度富余量40 MPa以上比例占91.94%，抗拉強度富余量40 MPa以上比例占59.05%，伸長率富余量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的船板屈服強度富余量40 MPa以上比例占94.23%，抗拉強度富余量40 MPa以上比例占36.69%，伸長率富余量4%以上比例占95.72%，沖擊功富余量40 J以上比例占99.81%。對應性能的實際成分統計情況如表2所示，不同性能指標富余量實際成分控制相當，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船板總體性能指標富余量較大，可以進行優化。

表1 A36船板力學性能富余量統計情況

表2 對應表1中性能的A36船板化學成分統計情況

2 優化改進試驗及結果

2.1 成分及工藝優化

通過性能和成分分析，制定了相應的優化試驗方案。A36高強度船板鋼冶煉目標成分Mn由1.28%增加為1.35%，Nb由0.025%降至0.015%，其他成分不變，目標冶煉成本可降低29.5元/t；終軋溫度根據鋼板厚薄規格分別降低10～30℃；返紅溫度上限降低20℃。技術參數優化后首批共試驗19批，冶煉過程控制嚴格按降Nb成分冶煉?；瘜W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。符合冶煉目標要求。

2.2 A36高強度船板優化后的性能

按優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，成品性能檢驗均達到了船級社規范要求。其中8 mm鋼板屈服強度平均富余量57 MPa，抗拉強度平均富余量58 MPa，伸長率平均富余量8%，沖擊功平均富余量48 J；10 mm鋼板屈服強度平均富余量46.5 MPa，抗拉強度平均富余量63.5 MPa，伸長率平均富余量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鋼板屈服強度平均富余量50.5 MPa，抗拉強度平均富余量46 MPa，伸長率平均富余量6%，沖擊功平均富余量194 J（見表3），冷彎全部合格。

表3 優化后A36試驗鋼板力學性能

對優化后的A36試驗鋼板在厚度1/4處取樣，經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，晶粒度10級（見圖1）。

圖1 優化后A36試驗鋼板金相組織

2.3 A36船板的優化生產

A36降成本優化成功后，將試制方案轉為產品工藝規程，在原A36工藝規程基礎上作了以下調整：降Nb（-0.010%）、微調Mn（+0.07%），降低鋼板終軋溫度（10～30℃）和返紅溫度上限（20℃）。后續生產的A36船板工藝參數控制穩定，性能全部合格。按優化后成分及工藝共生產A36船板3 839 t，累計降低成本11.33萬元。

3 結語

中板通過在冶煉成分上微調Mn、降Nb，軋制工藝上降低鋼板終軋溫度和返紅溫度上限，工藝參數控制穩定，性能均能達到船規要求，實現了高強船板A36性能優化降成本。根據不同合金對船板性能的改善程度，采取增加廉價合金加入量、降低貴重合金加入量的方式，并優化冶煉和軋制工藝，既可保證船板良好的力學性能，又能降低船板生產成本，提高了生產技術水平和資源利用率，對鋼鐵企業發展循環經濟和可持續發展有著重要意義。

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

［2］吳建中，石驍，郭漢杰，等.Mn含量波動對DH36高強度船板鋼力學性能影響的數學模型［J］.工程科學學報，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［J］.中國金屬通報，2016（7）：116-117.

［4］張建波，彭謙之，周海濤，等.船用高強度鋼AH32熱變形行為的研究［J］.材料熱處理技術，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?？茖W技術研究資助項目，項目編號QN2016168；河北工業職業技術學院項目，項目編號ZY2016006。

2016-12-22

王兵，男，1978年生，2010年畢業于河北科技大學機械工程專業，工學碩士?，F為河北工業職業技術學院汽車工程系書記，講師，研究方向為鋼鐵冶金新材料的應用與開發。