钛微合金化CM690三级船用锚链钢的开发

钛微合金化CM690三级船用锚链钢的开发*

刘丽霞1，孔凡杰2，王世俊1，周云1，彭军3

（1 安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山 243002；

2 南京钢铁联合有限公司，江苏南京 210035；

3 北京科技大学冶金与生态学院，北京 100083）

摘要：为提高三级锚链钢的各项机械性能，改善钢的质量，将钛微合金化技术应用于CM690三级船用锚链钢的生产试验中。结果表明，在钛含量为0.020%～0.030%时，所生产的CM690三级船用锚链钢各项机械性能指标不仅达到了国家标准要求，而且其抗拉强度远高于国家标准要求。提高了钢的质量，同时开发出钛微合金化CM690三级船用锚链钢新钢种。

关键词：CM690；锚链钢；钛；微合金化；机械性能

中图分类号：TG142；TG335.6+2 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2007）06-0026-03

Development of Ti Microalloyed CM690 Grade Three Anchor Chain Steel for

Ship

LIU Li-xia1, KONG Fan-jie2, WANG Shi-jun1, ZHOU Yun1, PENG Jun3

（1 School of Metallurgy and Resource, Anhui University of Technology, Maanshan 243002, China;

2 Nanjing Iron and Steel Unite Co., Ltd., Nanjing 210035, China;

3 Metallurgy and Ecology School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083,

China）

Abstract: In order to increase the mechanical properties of grade three anchor chain steel for ship and to improve the quality of steel, the technology of Ti micro-alloying was applied in producing grade three anchor chain steel. The industrial practice shown that all mechanical properties of produced anchor chain steel, especially the tensile strength, meet the requirement of national standards when the content of Ti is between 0.020%～0.030%. So producing high quality new type Ti micro-alloying

tertiary anchor chain steel was got.

Key words: CM690; anchor chain steel; Ti; microalloy; mechanical property

1概述

随着海洋、河流航运及海上石油开采业的发展，对锚链钢的生产研究日益占据重要地位。工业发达国家船用锚链钢大多使用抗拉强度为690 MPa的CM690三级锚链钢，有的强度甚至达到890 MPa级的四级锚链钢[1-2]。因此，推广应用CM690三级船用锚链钢是当前我国锚链用钢技术进步的需要，也是推进船运业和钢铁工业两大产业发展的要求。

开发CM690锚链钢并提高钢质量主要有两种途径，一是通过控轧控冷工艺提高钢的强度；二是通过加入微合金元素改善钢的各项性能。本研究主要针对第二种情况。微合金化可以提高钢材强度、塑性和韧性，优化产品性能，从而可以在不降低性能前提下减少产品钢材的使用量，达到降低成本的目的；同时世界钛资源比较丰富，供应和价格比较稳定[3]。因此，钛的自身特点决定了钛微合金钢广泛应用于锚链钢生产中是可行的。

2钛微合金化在CM690钢中的应用

利用微合金化技术生产CM690三级锚链钢，钢中有了微合金元素，可保证钢在碳当量较低的情况下，通过微合金元素的碳、氮化物质点的弥散析出、元素的固溶及细化晶粒，极大地提高钢的强度、韧性，特别是低温韧性，使钢具有良好的可焊性、使用性。在生产CM690钢时可采用的微合金元素有多种，包括铌、钒和钛等，比较几种元素，在保证生产工艺稳定性及产品质量效果的前提下，钛铁价格最低，且钛铁矿资源丰富[4]。因此，采用钛微合金生产CM690钢是比较经济有效的手段。微合金化高强度锚链钢所采用的炼钢、轧钢生产工艺与目前低合金钢的基本相同，可在现有设备水平及工艺水平的基础上进行。

微合金元素钛在轧制阶段可抑制回复及再结晶的进行，从而细化相变晶粒。因此为了充分发挥微钛的作用，达到最佳的强韧化效果，微合金CM690钢的生产应采用控制轧制技术，其轧制工艺与普碳钢和高强度低合金钢的轧制工艺相

似。在降碳的同时选择合理的加热温度，保证全部或至少大部分钛在轧钢前固溶到奥氏体中。在轧钢过程中的一部分钛以TiC析出，阻止再结晶和晶粒长大，得到晶粒细小的室温组织，具有较好的韧性和可弯曲性。固溶钛在随后的冷却过程中均匀析出，进一步强化室温组织。大量研究表明，在合理的工艺条件下，为保证提高CM690钢的抗拉强度、屈服强度及控制晶粒尺寸，合适的钛含量为

0.01 %～0.03%[5]。

3 利用钛微合金化开发CM690钢生产实践

3.1 工艺流程

用于生产锚链钢的设备为：电弧炉、LF炉和连铸机。冶炼工艺流程为：电炉冶炼→出钢脱氧合金化→喂Al线→LF炉精炼加TiFe合金、CaSi线、软吹→小方坯全保护浇注→棒材轧制。

3.2 生产工艺分析

电炉与LF炉精炼配合使用，所以电炉的主要任务为脱碳和脱磷，炉内为强氧化性气氛。冶炼过程中氧枪和碳枪配合使用造好泡沫渣，实现埋弧操作，同时增大脱磷反应的界面，改善脱磷反应的动力学条件，从而及早完成脱磷任务。具体操作为：熔清后开始测温，当温度t≥1 550 ℃时取样，电炉终点控制P质量分数≤0.018%，其它成份符合要求时，出钢。

出钢时钢中氧含量高且渣中FeO含量也较高，如果脱氧和合金化任务全部放到精炼阶段则精炼任务较重、处理周期长，不利于充分发挥精炼的作用，所以出钢时加入合金脱氧并预合金化。其种类及加入量为：硅锰合金8～10 kg/t，锰铁6～8 kg/t，铝铁3～4 kg/t，同时加入石灰和萤石调整渣的碱度、黏度等，减轻精炼脱氧合金化和造渣负担，其加入量为石灰500～1 000 kg/t，萤石100～300 kg/t。

钛是极易氧化的元素，合金化工艺直接影响钛的回收率和在钢中的效果,并且在浇注过程中含钛钢水易在水口结瘤，主要是以凝固的钢为基体，富集大量含钛和铝的氧化物[6]。所以，应从合金化工艺入手，避免终点钢液过氧化，控制合理的加钛量和加入时机。

LF精炼阶段脱氧是脱硫、合金化和减少钢中夹杂的关键。LF精炼过程除