莱钢200 mm厚Q235B特厚钢板的试制开发

高立福

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司宽厚板事业部，山东 莱芜 271126）

生产技术

莱钢200 mm厚Q235B特厚钢板的试制开发

高立福

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司宽厚板事业部，山东 莱芜 271126）

利用300 mm厚连铸坯，采用TMCP工艺，通过合理分配轧制道次来保证单道次压下率和累计压下率，解决了压缩比低等问题，成功开发出200 mm厚Q235B特厚板。钢板厚度公差控制在±1.2 mm以内，板形良好，钢板1/4厚度0℃冲击功为86～91 J，1/2厚度0℃冲击功为55～77 J，厚度方向断面收缩率为27.0%～31.0%。钢板低温冲击韧性较差的主要原因是钢板组织中枝状晶破碎不彻底，在近表面形成了部分粗大魏氏体组织。

Q235B；特厚板；TMCP工艺；轧制道次；厚度控制；板形控制

1 前言

在我国钢铁行业竞争日趋激烈的大背景下，完善产品结构、推进精品建设、增强产品竞争力已成为各大钢铁企业生存发展的重要手段。莱钢宽厚板事业部根据自身技术装备特点，通过组织实施轧钢工序的系列攻关，成功开发出200 mm厚Q235B特厚钢板。钢板厚度精度高，板形良好，各项性能指标均达到标准要求，具备批量生产能力。

2 生产特厚钢板的难点

2.1 产品压缩比小

随着钢板厚度的增加，焊接结构件产生层状撕裂的危险性增加。因此，大型焊接钢结构件对安全可靠性的特殊要求决定了特厚板必须具有良好的内在质量和均匀的性能。在莱钢宽厚板事业部现有工装设备条件下，利用300 mm连铸坯开发200 mm特厚板的技术难点在于产品压缩比小。因此保证钢板厚度方向性能均匀性是最大的难点。

2.2 厚度精度及板形质量难控制

精轧机后γ射线测厚仪原设计测量极限厚度为100 mm，优化设备功能后，生产现场对150 mm厚度也进行了标定，但100 mm以上厚度精度控制相对较差。因此，在测量设备精度无法精准满足厚度控制要求的条件下，必须通过优化二级厚度控制模型和辅助现场人工测量来满足厚度控制要求。

对于特厚规格钢板，在轧制过程中极易出现翘头翘尾，而一旦此类板形缺陷形成，很难再通过热矫直机进行挽救。因此，必须确保终轧输出钢板板形平整。

3 特厚钢板的试制开发

3.1 化学成分及工艺流程

所试制Q235B特厚钢板的实物质量执行GB/T 700—2006标准，同时考虑钢板良好低温冲击韧性和厚度方向性能，对化学成分和钢水纯净度做了严格规定。本次试制原材料全部采用精料，原料中O、P、S含量控制较低，钢质纯净度较好。Q235B钢的设计（熔炼）成分见表1。

表1 Q235B钢化学成分（质量分数）%

设计生产工艺流程：转炉→LF+RH精炼炉→4#板坯连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→精轧（热矫）→精整→检验入库。

3.2 工艺控制

1）转炉冶炼。冶炼过程中控制合适的枪位和加料时机，渣料于终点前3～5 min加完。采用一次拉碳，单渣工艺冶炼，终渣碱度控制在3.0～4.0，做到初期早化渣，过程渣化好，终渣化透。使用红净钢包，放钢时间不少于4 min，挡渣出钢，杜绝大量下渣，包内渣层厚度≯100 mm。

2）LF和RH工艺。LF精炼全程底吹氩搅拌，保证精炼软吹氩＞5 min，精炼时间不低于40 min。精炼造白渣，终渣碱度控制在2.2以上，对成分进行微调。RH精炼采用本处理模式，确保纯脱气时间＞5 min。RH处理结束后，喂钙铁线200～400 m，软吹10 min以上。RH冶炼周期控制在40～60 min。

3）连铸工艺。采用全程保护浇注，适当控制中间包钢水温度，浇注过程保持拉速恒定，结晶器振动采用非正弦振动Table4模式[1]。

4）轧制工艺。铸坯装炉采用冷装方式，加热速度10 min/cm，均热时间≥50 min，保证加热均匀，出钢温度保证在1 150～1 180℃；除鳞上下集管全部投入，确保除鳞设备及除鳞水压力正常；采用再结晶区和未再结晶区两阶段轧制，粗、精轧轧制过程中，首道次及末道次除鳞，其余道次根据厚度规格和温度控制要求进行选择，保证除鳞效果。

考虑到本次轧制规格较厚，精轧控轧温度适当地降低了一些，可以细化晶粒，增加铁素体形核率，提高钢板的综合力学性能[2]。粗轧在≥1 000℃奥氏体再结晶区域进行，中间坯厚度为210～240 mm，精轧开轧温度为850～880℃。轧制不同规格的道次压下执行二级模型计算，自动分配。轧后采用弱水冷，以保证钢板的强度和冲击韧性[3]。

4 钢板实物质量及性能分析

4.1 实物外观质量

钢板实测厚度199.8 mm，钢板厚度公差控制在±1.2 mm以内。表面及边部质量优良，没有裂纹、折叠等影响使用的缺陷。

4.2 力学和工艺性能

综合相应标准和用户特殊使用要求，对试制的Q235B钢板横向冷弯、横向拉伸、沿整个厚度方向不同位置的纵向冲击性能及厚度方向性能进行系统检验，检验结果见表2、表3。

表2 Q235B钢板拉伸、冷弯及厚度方向性能

表3 Q235B钢板厚度不同位置冲击性能

表2数据表明，钢板拉伸性能富余量合理，厚度方向断面收缩率平均值在26%以上，钢板冷弯后表面质量良好。表3表明，各厚度方向的常温冲击韧性良好，心部冲击韧性相对较差，但也完全满足标准要求，这与轧制压缩比较小有关。0℃附加冲击韧性试验整体结果相对偏低，一方面原因是组织类型及均匀性有待于改善，另一方面成分设计C含量偏高。需要优化成分，进一步降低C含量。

4.3 金相组织

对试制钢板取样进行金相分析，钢板组织如图1所示。钢板各厚度位置上柱状晶未被充分拉长，枝状晶破碎不彻底，等轴晶所占比例很小。在近表面由于冷却速度较快，形成部分粗大魏氏体组织，这是0℃低温冲击韧性相对较差的一个原因。

图1 试制钢板的金相组织100×

在板坯浇铸过程中，低温浇铸可有效减少柱状晶，并获得细等轴晶，但液态金属低温状态流动性较差，因此浇铸温度也不能过低。连铸板坯一般以柱状晶为主，当液态金属凝固时，部分固体晶核沿某些晶向生长较快，形成部分具有树枝状的晶体[4]。

5 结语

利用300 mm厚连铸坯，通过TMCP工艺轧制200 mm厚Q235B特厚钢板，轧后钢板力学和工艺性能、厚度方向性能、表面质量等完全满足标准及用户使用要求。根据附加冲击试验结果，适当优化成分和轧制工艺后，可实现200 mm厚Q235B特厚钢板良好的低温冲击韧性，目前具备批量生产能力。

[1]蔡开科，程士富.连铸炼钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，1994.

[2]李曼云，孙本荣.钢的控制轧制和控制冷却技术手册[M].北京：冶金工业出版社，1998：28-40.

[3]王有铭，李曼云，韦光.钢材的控制轧制和控制冷却[M].北京：冶金工业出版社，2009．

[4]张建新，宋维兆.结晶器电磁搅拌对铸坯质量影响的研究[J].新疆钢铁，2006（3）：6-8．

Development of 200 mm Ultra-thick Plate Q235B in Laiwu Steel

GAO Lifu
（Yinshan Steel Heavy Plate Plant of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271126,China）

Using 300 mm thickness continuous casting slab,adopting TMCP process,ensuring single pass reduction ratio and cumulative reduction ratio by reasonable distribution of rolling passes,the problems of low compression ratio were solved and the Q235B ultra-thick plates with 200 mm thickness were developed.The thickness tolerance was controlled within±1.2 mm.The plate shape is better.The impact absorbed energy of the plate in 1/4 thickness and 1/2 thickness at 0℃are 86-91 J and 55-77 J respectively.The area reduction in thickness direction is 27.0%-31.0%.Poor low-temperature impact toughness was caused by the dendritic crystal that was not completely broken and the part of the coarse Widmannstaetten structure was formed in the near surface. Key words:Q235B steel;ultra-thick plate;TMCP process;rolling pass;thickness control;shape control

TG142.41；TG335.5+1

A

1004-4620（2015）04-0010-02

2015-05-14

高立福，男，1983年生，2008年毕业于山东科技大学金属材料工程专业。现为莱芜钢铁集团银山型钢有限公司宽厚板事业部工程师，从事宽厚板新产品开发和工艺优化工作。