高强船体结构用钢板边裂原因分析

范佳旭

(山东莱芜钢铁集团有限公司 规划发展部，山东 莱芜 271104)

高强船体结构用钢板边裂原因分析

范佳旭

(山东莱芜钢铁集团有限公司 规划发展部，山东 莱芜 271104)

摘要：针对高强船体结构用钢板因出现裂纹而造成废钢的问题，主要通过研究AH36高强船体结构用钢板的生产工艺流程，同时对试样进行金相分析和成分分析，得到了其常见裂边问题产生的原因，并提出了控制措施。

关键词：AH36；裂边；分析

造船用钢一般是指船体结构用钢，它指按船级社建造规范要求生产的用于制造船体结构的钢材。船体用结构钢按照其最小屈服点划分强度级别为一般强度结构钢和高强度结构钢。中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为A、B、D、E 4个质量等级[1]。

本文主要通过研究AH36高强船体结构用钢板生产工艺流程，分析其常见的裂边问题产生原因，并提出了控制措施。

1边裂变化趋势

2014年1月～2月，山东莱芜钢铁集团有限公司高强船体结构用钢板因出现裂纹而造成废钢共计1 000 t。

2工艺流程及化学成分

2.1工艺流程

工艺流程为：铁水预处理→转炉→LF精炼→RH精炼→板坯连铸→宽厚板成材→缓冷→收集→入库。

2.2化学成分

依照国家标准GB 712—2011，高强船体结构用钢的化学成分见表1。

表1AH36高强船体结构用钢的化学成分(质量分数)

(%)

3冶炼工艺

3.1转炉冶炼

3.1.1入炉铁水条件

铁水脱硫严格执行工艺规程，脱硫完毕清除干净铁水表面的渣子。所有合金及原材料应符合技术标准要求。

3.1.2冶炼工艺

要求铁水计量准确，严格控制装入量，装入量误差±2 t。采用自产废钢，不得使用渣钢。转炉使用优质的石灰和白云石。冶炼过程中控制合适的枪位和加料时机，渣料于终点前3 min加完。采用高拉补吹，终点压枪时间≥60 s。底吹模式采用E模式。造渣制度采用单渣工艺冶炼，终渣碱度控制在R=3.0～3.5，做到初期渣早化，过程渣化好，终渣化透，应使用红净钢包。

3.2精炼操作

3.2.1LF精炼

钢包到精炼后立即进行吹氩和测温，氩气压力和流量控制在以渣面翻动且不露钢水为宜，根据实际情况加入脱氧剂和造渣剂等进行造渣。出站前顶渣应为黄白渣或白渣，黄白渣或白渣保持时间≥10 min，终渣碱度尽量控制在2.2以上。加料通电7～10 min且顶渣化好后，取样分析、测温，根据化学成分分析结果进行成分调整。如果成分铝、钛不足，采用铝粒或铝线进行增铝，用钛线增钛。

3.2.2RH精炼

RH处理时避免化学升温，确保纯脱气时间>5 min。钢水出站前喂入Si-Ca线进行钙化处理；喂线后进行软吹，软吹时间不得<25 min，软吹要求包内钢液微动，钢水不得裸露。RH冶炼周期控制在30～55 min(根据实际调整)。钢包到精炼步骤后立即进行测温、定氧和吹氩。氩气压力和流量以渣面轻微翻动，不露钢水为宜。

4试样分析

4.1金相分析

从裂纹的宏观形式求讲，根据裂纹发生位置可分为上表面裂纹与下表面裂纹。对出现的裂纹取样并进行金相分析，从金相来看，裂纹应该是由原始铸坯带来的。裂纹金相图片如图1所示。

图1　裂纹金相图片

4.2成分分析

将裂纹样品经稀硝酸和促溶剂氢氟酸溶解，用ICP-OES法测定向量金属元素，测试结果见表2。经测试得知，主要成分均控制稳定，但残余元素Cr含量为0.07%，明显偏高。钢中的残余元素Cu亚晶界偏聚，被Fe优先氧化后在连铸坯中富集，加热炉二次加热使富集加剧，Cu向钢基体渗透扩散，钢的塑性恶化，导致钢板产生表面微裂纹缺陷。AH36高强度船板中的Cr含量远小于抑制Cu形成低熔点所需的含量，不足以形成连铸坯中Cu、As和Sn的富集，所以Cr含量偏高不是此次产生裂纹的主要原因。

表2　AH36化学成分(质量分数)　(%)

5优化措施

炼钢需加强铸坯角部位的质量控制，改善连铸坯角部塑性，保证铸坯角部质量良好。炼钢加强连铸坯外形尺寸控制，减小倒梯形，为轧制创造良好条件。宽厚板厂优化了粗轧轧制工艺，减小了宽展道次压下量，改善了轧制变形效果。

6结语

本文主要论述了AH36的生产工艺。转炉冶炼LG590CL的重点是终点成分控制，精炼操作的重点是增碳及脱氧。采用合理的脱氧合金化制度和良好的保护浇注措施，稳定控制中间包的钢水温度、拉速和冷却水量可以获得较低的夹杂物含量和良好的铸坯内部质量。

参考文献

[1] 张行刚.AH36船板钢热轧过程中再结晶行为的实验研究[J].热加工工艺, 2010(12):21-23.

责任编辑郑练

武汉重型机床集团有限公司承揽长征五号火箭筒段铆接系统制造任务

中国兵器工业集团集团公司下属武汉重型机床集团有限公司研制的大直径铆接焊专机将用于中国长征五号重型运载火箭项目筒段自动化铆接系统。大直径筒段自动化铆接系统专机产品主要用于承担长征五号火箭大直径筒段壳体的夹层夹紧、自动钻孔、划窝、送钉和铆接工作，能够满足3种高度的火箭产品的自动化钻铆。武重集团2014年先后为航空航天和轨道交通等领域提供了各类专机38台(套)，未来武重集团将以该项目为契机，坚持以全价值链体系化精益管理战略为主线，不断加强技术可靠性研究，不断提升市场核心竞争力，逐步实现“立足重型机床主业，打造相关关联产业链”的发展战略目标。

——摘自中国兵器工业集团公司网

Analysis of Crack Formation Causes of High Strength Hull Plate

FAN Jiaxu

(Planning and Development Department, Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Abstract:Focused on the problem of scrap because of steel crack occurring on high strength ship body structure, through studying process of AH36 high strength ship body structure steel, analyzed metallographic and ingredient of the samples including the cause of crack, and provided control measures.

Key words:AH36, crack, analysis

收稿日期：2014-06-10

作者简介：范佳旭(1982-)，男，本科，工程师，主要从事冶金生产等方面的研究。

中图分类号：TG 333

文献标志码：B