355MPa高强度造船钢板的生产

Apr.2000Vol.17No.2轧钢

・17・

STEELROLLING355MPa高强度造船钢板的生产

徐洪庆

孙卫华

济南

250101）

（济南钢铁集团总公司技术中心，山东

摘

要：介绍了355MPa高强度造船钢板的生产工艺与产品达到的主要性能指标，对其强韧化机理进行了

探讨；分析了限制碳、锰含量并进行微合金化处理，采用严格的控制轧制工艺，是生产355MPa高强度造船钢板的关键。

关键词：高强度；造船板；成分设计；控制轧制中图分类号：TG335.5

文献标识码：A

Theproductionof355MPahighstrengthshipbuildingplate

XUHong-qing，SUNWei-hua

（EngineeringCenter，JinanIron&Steel（Group）Co.，Jinan250101，China）

Abstract：Theproductionprocessandthemainperformancesof355MPahighstrengthshipbuildingplateareintoduced.Its

tougheningmechanismisdiscussed.Controllingthecontentofcarbonandmanganese，microalloyingtreatment，andstrictcontrolledrollingschedulearethekeystepsofproducingthisplate.

Keywords：highstrength；shipbuildingplate；compositiondesign；controlledrolling

1前言

的沉淀强化，可使钢的强度明显提高。它还能细

〔2〕

化晶粒，提高钢的冲击韧性。因此，355MPa

355MPa高强度造船钢板主要用于制造大、

中型远洋船舶和小型船舶的关键部位。大、中型远洋船舶的服役条件较恶劣，特别是在大风大浪时，受力条件极为复杂，承受着较大的冲击和交变载荷。因此，高强度船板必须具有较高的强度、较好的低温冲击韧性、良好的焊接性能。

级高强度造船板的化学成分设计如表1所示。

表1

元素设计成分/%

C0.01～0.16

355MPa级造船板的化学成分

Si0.20～0.40

Mn1.00～1.500.90～1.60

P、S

Als

V

2钢的成分研究与确定

0.03～≤0.030≥0.020

0.08≤0.035≥0.015

-

C是钢中不可缺少的强化元素，但C含量的提高使钢的低温冲击韧性降低，恶化钢的焊接性能。因此，要控制钢中的C含量。

Al在钢中有细化晶粒作用，并能与N结合，形成弥散度大的AlN。它不仅不会产生沉淀硬化，而且由于减少了以间隙相存在的自由N，可以降低韧脆性转变温度，并降低钢的时效敏感性。

V是钢中的强化元素，由于VC、V（CN）

收稿日期：1999-05-11

船规规定/%≤0.18≤0.50

3

3.1

钢板的生产

冶炼

根据生产含铝钢经验，为保证钢中的含铝量

及钢水流动性，采取严格控制终点碳含量及大包合金化时进行预脱氧的办法，控制钢水的氧化性，采用大包喂铝线的加铝方式。

转炉冶炼时采用高拉补吹工艺。终点碳含量

收修改稿日期：1999-10-10

作者简介：徐洪庆（1968～），男（汉族），山东济南人，工程师，科长。

・18・

轧钢

表2

钢板规格/mm1218

2000.

轧制钢板的力学性能

抗拉强度

伸长率

严格控制在0.07%～0.11%，终点温度多在1670～1700℃左右，采用挡渣出钢。出钢过程中每吨钢中加入SiAlBa合金1.0～1.5kg进行预脱氧，对于个别终点碳偏低的炉次，适当地增加SiAlBa的加入量，使钢水吹氩前的Als含量稳定在0.004%～0.005%左右。

合金化后的吹氩时间要保证钢中夹杂物充分上浮。然后根据氩前钢水温度、终点碳含量及下渣量，向钢中喂入Φ10mm的铝线，吨钢喂入屈服强度

σs/MPa355～434389355～448416

σb/MPa465～571523.4495～585543

δ5/%24.4～36.0

28.522.6～30.0

28.7

量为2.5～4.0m，以使钢中Als含量稳定在0.020%以上。为使该钢种顺利浇注，必须使用全过程保护浇注，即大包→中间包→结晶器保护浇注。中间包温度保证在1540～1555℃，拉速稳定在0.70～0.85m/min，并保证中间包及结晶器液面的稳定。

另外，为使加铝产生的夹杂物充分上浮，在生产组织上保证使钢水有10～15min镇静时间。3.2

轧制

为保证该钢种有良好的低温冲击韧性，355MPa级船板的轧制采用了严格的Ⅱ型控制轧制工艺。

钢坯的加热温度为1140～1170℃左右，加热时间为3.0～3.5h，以保证粗轧阶段的开轧温度在1150℃左右。再结晶区完成的变形量要使中间坯厚度为成品钢板厚度的2倍以上。道次压下量在15%～22%，再结晶区轧制的完成温度在970℃以上。

中间坯待温采用空冷或水冷。未再结晶区的开轧温度在900℃以下，变形量为60%以上。共轧制6个道次，轧制3道次后待温至870℃以下，再完成最后3个道次的轧制。终轧温度为840℃，实际为795～837℃。轧后采用空冷。

4

钢板的力学性能与工艺性能

4.1

钢板的力学性能

表2为轧制钢板的力学性能。同时对钢板进

行了常温及0、-20、-40、-60℃的纵、横向V型缺口冲击试验。其结果见图1。

对钢板进行5%预拉伸，250℃、保温1h的人工时效后再进行V型缺口冲击试验，其结果见表3。4.2

焊接试验

为验证按设计成分生产钢板的焊接性能，对18mm钢板进行了埋弧自动焊、手工焊接试验，

级船板的时效冲击性能

钢板规格20℃0℃-20℃/mm纵向横向纵向横向纵向1298.3～116.737.0～55.5102.7～112.026.0～42.515.3～62107.541.93107.3534.5740.418120.0～126.732.3～55.5104.0～113.323.0～39.512.7～37.7123.3544.23108.2529.0626.8结果见表4。结果表明，现行化学成分、生产工艺生产的355MPa级船板，焊前不预热，焊后不进行热处理，钢板焊接接头、熔合线及热影响区的冲击韧性可以达到或接近母材的水平。

表4

焊接试验结果

批号板厚试板焊接焊丝σsσbδ5断处/mm方向

方式

焊剂/MPa/MPa/%/mm2219518横向手工焊E5015

45057022392220018横向手工焊

E50154155452441H08MnA

22195

18

横向自动焊+

430

565

22

41

HJ431H08MnA

2220018

横向自动焊+

4105402343

HJ431

焊接试验冲击性能，见表5。4.3

落重试验

对生产的18mm厚钢板做落重试验，批号为22195的无塑性转变温度为-35℃，22200批号

高强度造船钢板的生产

表5

缺口位置

焊接试验冲击性能

22200

22195

J22200

试验试验温22195

方向度/℃手工焊手工焊自动焊自动焊

焊缝中心横向045.086.341.066.0熔合线横向043.748.749.354.3距熔合线1mm横向037.397.350.349.3距熔合线3mm横向040.069.354.052.0距熔合线5mm横向048.745.351.057.3距熔合线7mm横向049.051.745.355.7距熔合线20mm横向

0

55.3

59.7

56.0

60.7

为-40℃。

5

结果分析

5.1

钢板的韧性

由于大型船舶对钢板的低温冲击韧性有严格

要求，在355MPa高强度船板的研制与生产中，综合考虑了影响冲击韧性的各种因素。一般来说，除晶粒细化能显著提高韧性和少数几个固溶元素（如Ni、Mn等）能改善韧性外，其它强化因素均降低韧性和提高钢的韧脆性转变温度。

由图1可见，该钢种的低温冲击韧性较好，在轧制状态下，全部达到了355MPa级船板的DH级水平，部分达到了EH级水平。从钢板的落重试验结果可以看出，其无塑性转变温度为-35～-40℃，是比较好的。这得益于生产这种钢

板时突出了Al元素的作用〔3〕

和细晶强化作用。5.1.1钢板晶粒的细化

钢板轧制时采用了严格的Ⅱ型控轧工艺。在奥氏体未再结晶区轧制时，奥氏体晶粒沿轧制方向伸长，在奥氏体晶粒内部产生形变带。此时，不仅由于晶界面积的增加，提高了铁素体形核的密度，而且在形变带上出现大量的铁素体晶粒，

从而进一步促进了铁素体晶粒的细化〔3〕

。该钢

板轧制时，未再结晶区的变形率在60%以上，这样形成的铁素体晶粒较细，厚18mm钢板的晶粒度约为9.5～10.5级，与成分相似的16MnR钢板相比，细化了1.5～2.0级。18mm钢板的金相组织见图2。

5.1.2钢的内部质量

提高钢板低温冲击韧性的另一项措施是，降低夹杂物的含量，提高钢水的纯净度。该钢板的夹杂物级别一般为A类0.5～2.0级，B类1.0～2.5级，C类较低，为0.5级以下甚至没有，D类为2.5～4.0级。A、B、C3类均比正常生产的16Mn系列钢低0.5～2.0级，同时D类夹

理，配以严格的Ⅱ型控制轧制工艺，可使钢板获得较好的强韧性配合；

（2）严格控制钢板的轧制温度，使900℃以下的变形量达到60%以上，轧制完成温度在800℃以下，可获得9.5～10.5级的细化晶粒，使钢板性能达到DH、EH级水平。

参考文献

〔1〕荆其臻，等.中厚钢板生产技术的发展与进步［C］.中国

金属学会第6届轧钢学术年会论文，1996.

〔2〕EdgarC.Bain，HaroldW.Paxton.AlloyElementsinsteel

metals.Park，1961：23.

〔3〕王占学.控制轧制与控制冷却［M］.北京，冶金工业出版

社.

收稿日期：1999-06-17收修改稿日期：1999-09-14

作者简介：胡恒法（1961～），男（汉族），上海人，高级工程师，金属材料研究室主任。