船板钢的生产

船板钢的生产

1 绪论

1．1船板钢的性能要求及其影响因素

船板钢在要求规定的屈服强度、抗拉强度和延伸率外，还要求其在低温状态下的韧性(AKV值)，另外，船板钢还要有良好的焊接性能。那么从船板钢的这些性能的影响因素出发，我们去找出它与普碳钢的区别。

1．1．1屈服强度和抗拉强度的影响因素

对一般工程用的铁素体—珠光体钢强度的影响，主要是通过固溶强化来体现的。

经研究表明，不同元素每加入1%的量可以提高屈服强度的数值如下：P为680MN/㎡ (69.3kg/mm2),Sn为124MN/㎡(12.6kg/mm2)，Si为83MN/㎡(8.5kg/mm2)，Cu为38MN/㎡(3.9kg/mm2)，Mn为32MN/㎡(3.3kg/mm2)，Mo为11MN/㎡(1.1kg/mm2)等等。固溶强化效果最好的还是碳，每增加0.1%C强度提高约294MN/㎡(30kg/mm2)，由于碳增多后，显著地导致焊接性能和冷脆性能的恶化，所以碳含量被严格限制在低碳范围，而加入其它合金元素来满足强度。此外加入少量细化晶粒的元素，如Al、V、Ti、Nb等可使强度尽一步提高，AH32、AH36高强度船板就是微合金化的。

一般屈服强度都能达到，所以只考虑它的抗拉强度，影响抗拉强度的各特征的偏相关因数如下：

特征量 C% Mn% S% P% Si h/mm

便相关因数 0.528 0.194 -0.092 0.046 0.137 -0.047 h是轧制成船板的厚度，由于它的影响甚小，在把Si定为0.25%左右时，在投料生产前估计产品的抗拉强度经验公式为：

ab=328[C%]+81.8[Mn]+365 (1)

另外,有经验公式描述屈服强度与碳含量的关系如下:

As=179.9+384Ceq+29.0Si (2)

1.1.2焊接性能的影响因素

如果钢的含碳量较高,有含有增大淬透性的合金元素,那么就更容易导致硬化和淬化,而且由于相变应力和热应力的作用,在焊缝处易产生裂纹。因此，为了产生裂纹，就必须降低碳含量，并适当选择合金元素的种类和控制其含量。焊接的硬度值用HVmax来表示，HVmax=(666Ceq+40)±40,Ceq为碳含量

Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14

为保证焊接区的性能，要求HVmax＜350;与此相应，当钢的Ceq(%)＜0.44%时，一般不会产生焊接裂纹。船板钢一般要求Ceq(%)＜0.40。1．1．3低温韧性

为评价钢的低温韧性，对缺口式样进行一次冲击试验，用缺口式样的冲击值Akv来表示韧性的大小。影响低温韧性的因素有：1）碳含量多时，钢的淬性转折温度急剧上升，而且冲击韧性全面下降，故多把碳含量限制在0.2%以下。另外，提高合金元素Mn Ni的含量，可提高钢的低温韧性。2）脱氧方法和晶粒对低温脆性的影响：研究表明，镇静钢比沸腾钢的低温韧性要好的多，这除了是因为沸腾钢中

含有较多的氧和氮以外，主要是因为镇静钢是铝脱氧，晶粒较细的缘故；特别是加入了少量的Nb V Ti等元素后，晶粒进一步细化，从而使钢得到更为优良的低温韧性。3）控扎控冷要比一般轧制提高低温韧性。

1．2工艺综述

为满足船板钢的低温韧性，船板钢一般都用镇静钢，由于Al的脱氧能力比较强，又可以起到细化晶粒的作用，所以我厂最好用Al 进行脱氧，加铝的方法出钢时加铝块、精炼或吹氮时喂铝丝三种方法，依据船板不同的级别，加铝方法选用不同。下表是一般船板钢的脱氧方法和化学成分：

从我厂的实际条件和船板钢生产的五大要点是：

1）Nb V Ti的微合金化。因为我厂用Nb来微合金化的经验比较丰富，所以生产高强度船板的合金化用Nb或

者Nb+Al,每加0.01%的Nb，屈服强度as提高3—4

kg/mm2,脆性转变温度升高5—15 ℃，正火处理后，屈

服强度提高0.5—2 kg/mm2,脆性温度下降5—15 ℃。2）严格控制碳含量。一般强度船板钢的碳当量按式（1）计算；生产高强度船板的碳当量按式（2）计算。

Ceq=104+0.2h (1)

Ceq=(ab-194+0.31h)/738 (2)

当轧制7.5-80mm 厚普通钢板时碳当量合适范围为

0.20%-0.27%;当轧制7.5-32mm的高强度钢板的碳当量

范围为0.42%-0.57%。

3）严格控制夹杂物和防止二次氧化。这就需要从出钢到结晶器钢水的全程保护。

4）由于船板钢基本上都是用Al脱氧的镇静钢，所以怎样防止水口结瘤是顺利浇注的关键。塞棒吹氩可以很有效

地解决结瘤问题，经过简单的改进我厂是可以实现的。5）由于船板钢对[N]有要求，所以要严格控制N含量，使其不超标。减少钢中以间隙相存在的自由[N]，以降低

低温冲击转变温度，改善低温韧性。从我厂实际看，把

现在的保护套管气封、浸入式水口气封和塞棒吹气用的

氮气改成氩气是非常重要的。

1．3冶炼和连铸工艺综述

1．3．1吹炼工艺

冶炼船板钢是以镇静钢或半镇静钢为基,严格控制钢中化学成分。

严禁炉渣反干，以保证炉渣有良好的作用。炉渣碱度控制在2.8-3.2为宜。FeO控制要低，以降低炉渣的氧化性,一般要求FeO控制在18%为宜。

严格控制出钢时间（1-1.5min），防止二次氧化。

1．3．2精炼

1）钢包中喂Ca-Si合金包芯线，喂入量1kg/t钢，喂丝要控制拉速，不能太快也不能太慢，喂速在2.0-2.5m/sec为宜，目的是脱氧，去硫，改变夹杂物，使夹杂物变性，防止钢二次氧化。

2）吹氩一般大于3min。吹氩要“弱吹”，尽量减少吹氩引起液面裸露在空气中，避免钢中的铝被氧化。

1．3．3保护浇注工艺

采用全程保护浇注工艺，尽可能少地防止二次氧化。

1）保持流股光滑而不散。

2）采用全程保护浇注。

3）使用密封剂，密封大包长水口的接缝，该密封剂在一定温度下软熔而产生体积膨胀，其密封作用，取代了Ar气，成

本低，操作简单。