美标A588 Grade A耐候结构钢板试制开发

高立福，侯刚，张永菊

（山钢股份莱芜分公司，山东莱芜271104）

美标A588 Grade A耐候结构钢板试制开发

高立福，侯刚，张永菊

（山钢股份莱芜分公司，山东莱芜271104）

采用无Ni成分设计体系，配合后续控轧控冷工艺，组织了美标耐候低合金钢A588 Grade A的试生产。试生产过程中，通过适当优化加热工艺，避免了钢板表面氧化铁皮清除不净的问题，最终生产出质量符合ASTM A588/A588M—2010标准要求的A588 Grade A耐候低合金钢板。

A588 Grade A耐候钢；产品开发；力学性能；表面质量

1　前言

耐候钢是指在普通低合金钢中加入少量Cu、Cr、Ni等合金元素，使钢表面锈层和基体之间形成一层致密且与基体金属粘附性强的非晶态氧化层，阻止大气中的氧和水向钢铁基体渗入，减缓腐蚀，从而使钢具有良好耐腐蚀性能［1］。但是Ni元素的成本很高，在降本增效压力下，莱钢4 300 mm宽厚板生产线成功开发不含Ni的A588 Grade A耐候钢板，低成本优势明显，满足了市场需求。

2　技术要求

2.1化学成分设计

Cu是提高钢板耐大气腐蚀性能最主要的、最普遍使用的合金元素，因为在大气腐蚀过程中，Cu起活性阴极的作用，可使钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度。Cr也能在钢板表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，使锈层生长速度减慢。但由于Cu的选择氧化，单独加入的Cu会在钢表面富集，易导致含Cu钢在生产过程出现热裂纹，俗称“铜脆”。这是因为Cu对奥氏体转变有延缓作用，随着Cu含量增加，钢的第Ⅲ脆性区变宽，脆性温度区间增大。在钢中加入Ni可提高第Ⅲ脆性区塑性和最小断面收缩率，改善钢的高温塑性，同时Ni也是对耐大气腐蚀性能有效的元素。当Cu、Ni、Cr同时加入时，其耐腐蚀性尤为明显［2］。但对于不含Ni耐候钢板，从加热时间、出炉温度、优化排产等方面进行改善，也可减少“铜脆”缺陷的发生［3］。

结合ASTM A588/A588M—2010标准要求，设计A588 Grade A熔炼成分见表1。同时采取控制钢中夹杂物含量、形态及尺寸等提高钢水纯净度的措施，改善钢材耐腐蚀性。

表1　A588 Grade A钢标准成分要求及设计熔炼成分（质量分数）%

2.2工艺路线设计

为了保证钢水纯净度，保证后续钢板表面质量和力学性能要求，设计的工艺路线为：KR铁水预处理→转炉冶炼→LF→RH→铸坯连铸→铸坯缓冷→表面检查→加热→粗轧→精轧→ACC→精整→检验→入库。

2.3轧制工艺设计

2.3.1加热工艺

含Cr、Cu合金元素的耐大气腐蚀板坯在加热炉内加热时，会产生很黏的氧化铁皮，如不采取适当措施去除，就会残留在钢板表面，造成氧化铁皮缺陷。为此，通过控制加热炉的炉内气氛，采用还原或弱氧化气氛加热，对铸坯采用高温、快烧、快轧的工艺制度，具体在炉时间≤360 min，均热时间≥40 min，出炉温度1 210～1 280℃，同时配合适当的除鳞压力，避免钢板表面氧化铁皮残留［4］。

2.3.2控轧控冷工艺

钢中添加的Cu、Cr、V等合金元素将通过固溶强化、析出强化的方式提高钢板的强度和韧性，采用两阶段轧制：在奥氏体再结晶温度区采用高温大压下，第一道次压下率＞10%，后面至少3个道次＞13%，充分破碎连铸板坯的晶粒，获得细小均匀的奥氏体晶粒；在奥氏体未再结晶温度区累计压下率＞45%，单道次压下率＞12%，最后一道次根据板形可做适当调整，关键参数见表2。

表2　A588 Grade A钢控轧控冷关键参数

3　试制结果分析

3.1铸坯质量

钢水的熔炼成分满足设计要求，连铸坯断面尺寸200 mm×1 800 mm，表面无缺陷，酸洗角样未发现裂纹。铸坯取硫印试样进行内部缺陷评级。连续抽检结果：中心偏析≤C1.0级，中心疏松≤1.0级，未见其他缺陷，铸坯质量达到了预期目标。

3.2加热炉温度控制

预热段700～850℃，加热段1 215～1 230℃，均热段1 225～1 240℃。在炉时间300～350 min，均热时间50～80 min，出炉温度1 210～1 240℃。铸坯出炉后快速运至除鳞箱进行除鳞，确保除鳞设备及除鳞水压力正常，除鳞上下集管全部投入，从而保证除鳞效果。

3.3钢板力学性能

共试轧5个厚度规格（8、12、20、25、30 mm）钢板，综合ASTM A588/A588M—2010标准规范和用户使用要求，进行横向拉伸试验和-40℃纵向冲击附加试验，试样均取自1/4板宽，检验结果见表3。

表3　A588 Grade A钢横向拉伸性能及冲击韧性

ASTM A588/A588M—2010标准要求厚度≤100 mm的钢板ReL≥345 MPa，Rm≥485 MPa，A20≥18%。由表2可知，钢板拉伸性能富余量合理，其中屈服强度富余量110～125 MPa，抗拉强度富余量60～85 MPa，延伸率富余量10%～15%；此外，对钢板-40℃纵向冲击性能进行附加检验，除8 mm规格采用小尺寸试样冲击单值稍低外，整体冲击值均在170 J以上，低温冲击韧性优良。

利用扫描电镜对8 mm和30 mm厚度规格钢板纵向冲击试样断口进行分析，试样断口全部为韧性断口，断口形貌见图1，断口上韧窝数量较多，而且绝大部分为等轴韧窝，韧窝较深且分布均匀。

3.4钢板金相组织

钢的基体组织对腐蚀性能有很大影响，应尽量避免复相组织，组织越均匀和单一，其耐腐蚀性能越好［5］。

图1　不同厚度规格钢板冲击试样断口形貌

以30 mm厚钢板为例，试样经研磨、抛光后，在金相显微镜下观察钢板的原始组织。钢板200×、500×的金相组织如图2所示。

由图2可以知道，钢板组织以铁素体+少量珠光体组织为主，带状组织已经基本消除，有助于提高耐蚀性。

3.5表面质量

钢板表面不存在裂纹、折叠等影响使用的缺陷。外形优良，端部锯切整齐，不存在毛边、毛刺、切斜等缺陷。

4　结语

采用低C、低Mn、无Ni成分设计及控轧控冷工艺，成功开发的8～30 mm规格A588 Grade A耐候钢板，综合力学性能及表面质量符合标准及用户使用要求。钢中除了添加标准规定的具有抗大气腐蚀能力的Cu、Cr等元素外，不添加Ni等贵重合金元素，成本较低，目前已经完成订单交付7 000余t，吨钢效益在300元以上。

［1］陈勇.耐候钢的发展及开发中的关键技术浅析［J］.新疆钢铁，2006（4）：1-3.

［2］张丽，李成斌，宋国彬.含Cu钢连铸高温延塑性研究［J］.宝钢技术，2010（6）：44-47.

［3］韩乐.耐候钢铜脆缺陷的分析与控制［J］.河北冶金，2014（9）：12-15.

［4］钟远标，何小芳，李金象.Cu、Ni对钢水质量和钢材性能的影响［J］.冶金丛刊，1999（4）：40-42.

［5］秦树超，董志强.耐候钢的发展及技术难点浅析［C］//河北省2010年炼钢-连铸-轧钢生产技术与学术交流会论文集（上），2010：16.

Abstrraacctt：Combining the design of no Ni chemical composition with rolling process，the development of A588GrA weathering steels was introduced this article.In the process of trial production，by appropriate optimizing heating process，the problems of poor descaling for steel plate surface were avoided.The A588GrA weathering steel plates that meet the standard requirements of ASTM A588/A588M-2010 were produced successfully.

Key worrddss：A588 Grade A weathering steel；product development；mechanical property；surface quality

信息园地

单位名称和符号常见错误用法

1）错将ppm等当作单位使用。ppm、pphm、ppb为英文的缩写，并不是计量单位的符号，也不是数学符号。他们所表示的含义为：ppm，parts per million，10-6；pphm，parts per hundred million，10-8；ppb，parts per billion，10-9（美、法等）或10-12（英、德等）。

因此不能当作单位，如12 ppm应改为12×10-6。

2）用%（m/m）或%（V/V）等错误表示。由于百分是纯数字，所以质量百分或体积百分的说法是无意义的，也不能在百分符号上附加其他信息。可选用量的名称质量分数或体积分数等表示。

如硫酸的质量分数，或w（H2SO4）=5%。错误用法是硫酸的质量百分数，或H2SO4%=5%。（燕明宇）

Development of American Standard Weathering Low Alloy Steel A588 Grade A

GAO Lifu，HOU Gang，ZHANG Yongju
（Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

生产技术

TG335

A

1004-4620（2016）03-0018-02

2016-01-15

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。现为莱钢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。