莱钢薄规格耐低温钢板的生产实践

张　鹏（莱芜钢铁集团有限公司宽厚板事业部，山东莱芜271104）



莱钢薄规格耐低温钢板的生产实践

张鹏
（莱芜钢铁集团有限公司宽厚板事业部，山东莱芜271104）

摘要：对8 mm厚度-45℃耐低温冲击钢板在莱钢4 300 mm宽厚板生产线的生产实践进行分析，优选并确定了最佳生产工艺参数，C 0.12%～0.15%，Mn 1.25%左右，Nb、Ti 0.015%，P、S元素和其他杂质尽可能低；铸坯出炉温度1 200～1 240℃，温差20℃内；中间坯厚度48 mm左右；精轧开轧温度稳定在1 050℃左右，精轧7道次，终轧温度控制在830℃左右。

关键词：薄规格钢板；-45℃耐低温冲击；加热温度；终轧温度

近几年，用户对8 mm薄规格钢板耐-45℃低温冲击低合金钢板的需求量增长迅速。薄规格宽厚板产品轧制过程中极易出现浪形、翘头、扣头、镰刀弯等板形不良现象，甚至会出现刮框、轧废等严重问题，性能则易出现强度高、塑性和韧性差的现象，生产难度大［1-4］。同时，宽厚板产品严格的使用环境要求和用户使用需求的日渐提高，又要求宽厚板产品必须在轻量化、低成本的基础上追求更高的综合力学性能，特别是耐低温冲击性能。结合莱钢4 300 mm宽厚板生产线8 mm薄规格-45℃耐低温冲击钢板的生产实践，研究分析化学成分、轧制工艺参数等对钢板耐低温冲击韧性的影响规律，优选并确定了最佳生产工艺参数，使该产品具备了稳定批量生产能力。

1　化学成分要求

由于所生产薄规格-45℃耐低温冲击钢板产品的规格相对较集中，同时为了使研究更具针对性，故所选用6个实例均为同一规格钢板，铸坯尺寸200 mm×1 500 mm，钢板尺寸8 mm×2 600 mm。生产钢板的化学成分控制以及用户要求情况见表1。1#和2#钢板不添加Nb、Ti合金元素，其他化学成分含量基本一致；3#和4#钢板均添加0.015%左右的Nb、Ti元素，其他化学成分含量基本一致；5#和6#钢板均添加0.022%左右的Nb元素和0.015%左右的Ti元素，6#钢板的钢板碳含量较低。

2　轧制工艺控制

根据现场生产工艺控制情况，生产8 mm厚度薄规格钢板时，当中间坯厚度在50 mm以上时，更容易出现浪形、刮框和轧废等问题。为保证板形，避免生产事故发生，通常设定中间坯厚度在40～48 mm，铸坯出炉表面与心部温差一般控制在10℃以内。所选取钢板的实际生产工艺控制情况见表2。

表1　铸坯化学成分%

表2　生产工艺控制情况

从生产工艺控制情况看，6支钢板使用铸坯尺寸和成分尺寸均一致。为了降低轧制难度，利于轧制过程中的板形控制，铸坯出炉温度控制在1 190℃以上，并且铸坯在均热段停留50 min以上，以保证铸坯表面与心部温差控制在20℃以内；为保证钢板表面质量，除鳞机（水压32 MPa）上下集管全部投入，以保证除鳞效果；钢板采用2阶段轧制，粗轧阶段采用大压下模式，展宽后最后两道的压下率达25%～32%；当铸坯出炉温度在1 210℃以上时，钢板的精轧开轧温度稳定在1 055℃左右，精轧阶段首道次必须除鳞，其余道次根据厚度规格和温度控制要求进行选择，从而保证除鳞效果；为避免轧废和生产事故发生，保证钢板板形，钢板中间坯厚度设定40～48 mm。受精轧道次数影响，钢板的终轧温度存在较大差异：精轧5道时，终轧温度一般在870℃以上；精轧7道时，终轧温度一般在835℃左右。钢板轧后热矫、空冷。

3　产品组织性能分析

8 mm厚薄钢板的力学性能检测情况见表3。钢板金相组织见图1。

表3　钢板力学性能

图1　钢板金相组织

由表3可以知道，1#钢板的强度指标和断后伸长率富余量较好，但是低温冲击性能差；2#钢板的强度指标富余量较好，冲击性能合格，但是存在波动；3#钢板的断后伸长率富余量较小，冲击性能合格，但是富余量较小，并且页存在波动；4#钢板的强度指标、断后伸长率和低温冲击性能均较理想；5#钢板的强度偏高，断后伸长率富余量较好，低温冲击性能合格，但是也存在较大波动，并且单值富余量小；6#钢板的强度指标、断后伸长率和低温冲击性能均较理想。

由图1可知：1#和2#钢板的晶粒较粗大，尺寸均匀，带状组织级别相对较高；3#和4#钢板的晶粒细小均匀，晶粒度9.5级左右，带状组织2.0级左右；5#和6#钢板的晶粒更加细小，尺寸均匀，带状组织1.5级左右，控制良好。

经大批量生产及用户抽检发现：采用2#钢板相同工艺生产的产品低温冲击韧性不合格质量问题比例较大；采用3#、5#钢板相同工艺生产的产品冲击韧性整体波动较大且富余量较小，存在一定质量风险；采用4#、6#钢板相同工艺生产的产品各项性能均较理想，但是4#钢板的生产成本低于6#钢板。

4　产品质量分析及改进

1）1#和2#钢板不添加Nb、Ti元素，钢板冲击性能较低，并且存在较大的波动，微观组织分析发现，钢板的晶粒度8～9级，带状组织3.0级左右；添加Nb、Ti元素之后，钢板的低温冲击性能得到显著提高，微观组织分析发现，钢板晶粒细化明显，带状组织也有较明显减轻。因此，为保证-45℃低温冲击性能，应适量添加Nb、Ti微合金元素，尽可能降低P、S元素和其他杂质含量。同时，应适当降低C、Mn元素含量，以保证较理想的强度性能富余量。

2）薄规格钢板生产对加热温度要求较高，较高的出炉温度可以降低轧制难度，利于板形控制，但是温度过高会影响钢板性能，甚至产生过热、过烧现象。根据生产线实际，综合考虑轧制、性能、能耗等因素，将加热温度控制在1 200～1 240℃，同时，控制好板坯表面与心部温差，以避免轧制时出现翘头、扣头等板形问题。

3）根据生产线实际，为利于板形控制，采用较高的精轧开轧温度（1 050℃左右）和较小的中间坯厚度（50 mm以下）。同时，为了保证钢板具有较好的综合力学性能，特别是耐低温冲击韧性，必须充分发挥轧制过程的物理冶金作用，使晶粒得到充分细化，这就要求保证较低的精轧终轧温度。通过轧制工艺分析发现，中间坯厚度直接影响精轧道次数，进而影响精轧终轧温度的控制，因此，应采用相对较大的中间坯倍数（6倍），尽可能将精轧道次限定为7道，最终使精轧终轧温度控制在830℃左右。

5　结论

1）为了获得较理想的综合力学性能，特别是提高并稳定-45℃低温冲击韧性，同时兼顾生产成本，化学成分控制为：C 0.12%～0.15%，Mn 1.25%左右，Nb、Ti 0.015%，P、S元素和其他杂质尽可能低。

2）为了降低轧制难度，利于后续轧制过程中的板形控制应做到以下两点：铸坯出炉温度应控制在1 200～1 240℃，并且要控制好铸坯上、下表面与心部温差；中间坯厚度控制在48 mm左右。

3）经过轧制工艺、性能、微观组织综合对比分析，确定其最佳轧制工艺为：精轧开轧温度1 050℃左右，中间坯厚度48 mm左右，精轧限定7道次以保证终轧温度控制在830℃左右。

参考文献：

［1］宋志超.济钢中板厂高强度薄规格板高效轧制技术的创新与应用［J］.宽厚板，2009，15（3）：7-10.

［2］周国林，周焱民.宽厚板轧机轧制薄规格钢板的工艺研究［J］.轧钢，2009，26（1）：66-68.

［3］梁玉超，刘朋，赵善杰.中厚板厂薄规格钢板轧制技术开发［J］.山东冶金，2014，36（3）：13-16.

［4］李鑫磊，王立坚，董占斌，等.4 300 mm宽厚板轧机轧制8 mm厚钢板生产实践［J］.轧钢，2013，30（5）：49-51.

Production Practice of Thin Gauge Low-temperature Tolerant Steel Plates in Laiwu Steel

ZHANG Peng
（The Heavy Plate Business Division of Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China）

Abstrraacctt:: Through analyzing the production practice of thickness 8mm low-temperature tolerant plates at -45℃in 4 300 mm heavy plate production line in Laiwu Steel, the design of optimum process parameters was optimized and confirmed. The process parameters were designed as follows: C 0.12% ~ 0.15%, Mn is about 1.25%, Nb, Ti is 0.015%, P and S elements and other impurities is as low as possible; the discharging temperature of slabs was 1 200~1 240℃, their temperature difference was controlled within 20℃. The thickness of intermediate slabs was 48 mm; the start rolling temperature in the finishing rolling period was about 1 050℃, with 7 passes in finishing period, and the finishing temperature was controlled at 830℃. The stable batch supplying of this product was realized.

Key worrddss:: steel plates; low-temperature impact at -45℃; heating temperature; finishing temperature

作者简介：张鹏，男，1983年生，2009年毕业于北京科技大学材料加工工程专业，硕士。现为莱钢宽厚板事业部工程师，从事宽厚板产品的研发和技术管理工作。

收稿日期：2015-01-26

中图分类号：TG335.5

文献标识码：B

文章编号：1004-4620（2015）06-0017-03