GR65美標熱軋槽鋼的研制與開發

趙明亞 李璟 程坦 趙陳生

(安陽鋼鐵股份有限公司 )

GR65美標熱軋槽鋼的研制與開發

趙明亞 李璟 程坦 趙陳生

(安陽鋼鐵股份有限公司 )

根據市場需求，安鋼通過合理的化學成分、工藝參數設計及嚴密的生產組織，在100 t轉爐—LF精煉爐—120 mm×120 mm連鑄方坯—400型材機組生產線上研制開發出GR65美標熱軋槽鋼。通過內部檢驗分析及用戶使用跟蹤，產品實物質量穩定，完全滿足美標ASTM A572的技術要求。

GR65 美標槽鋼 研制開發

ABSRACT According to the demand of market, GR65 hor-roll channel steel is developed by 100 t converter - LF purification furnace - 120 mm×120 mm con-casting billet - 400 profile machine set based on reasonable chemistry element, technological parameter design. Through the internal test analysis and user tracking, product quality is stable, fully meet the requirements of American Standard ASTM A572 technology.

0 前言

GR65美標槽鋼主要用于制造電力鐵塔、橋梁、船舶及工程機械等。同時，美標槽鋼也是國外鐵路橋梁結構架、軍用應急橋梁鋼結構件的原材料。近年來，隨著中國鋼鐵產能的過剩，國內制造業則將市場轉向了國際，鋼鐵產品出口需求量日益增加。安鋼本著搶占國際市場，擴大型材產品結構，從而提高型材機組的創效能力，在100 t轉爐—LF精煉爐—120 mm×120 mm連鑄方坯—400型材機組順利研制開發出GR65美標C4×7.25規格熱軋槽鋼。

1 工藝流程

100 t轉爐→LF精煉爐→120 mm×120 mm連鑄方坯→連續推鋼式加熱爐→2×Φ500 mm3輥軋機+5×Φ400 mm軋機→往復小車撥爪式冷床→400 t冷剪→移鋼臺架→Φ550 mm10輥轎直機→檢查、收集、計量→成品入庫。

2 成分設計及工藝控制

2.1 化學成分設計

GR65為高強度低合金鈮-釩結構鋼，化學成分設計依據美標ASTM A572及用戶技術要求，在傳統的Q345B的基礎上添加了微量合金元素V、Nb,以此細化晶粒，提高強度，改善焊接性能。同時，采取窄的碳當量控制范圍，使其具有良好的可焊性，既可滿足對焊縫金屬和焊接熱影響區的要求，又可保證其較好的韌性[1]。

GR65美標槽鋼內控化學成分設計要求見表1。

表1 GR65美標熱軋槽鋼化學成分/ %

注：1.CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15； 2.釩微合金化采用釩氮合金。

2.2 冶煉工藝控制

GR65是國際上一種高強度結構鋼。它原是美國材料試驗協會的一種鋼材的牌號，全稱為ASTM572 GR65。由于用戶主要用于應急鐵橋結構架的焊接，對其GR65美標熱軋槽鋼的強度、韌性等綜合性能提出了較高要求，所以嚴格的冶煉及連鑄工藝過程控制是保證產品綜合性能的關鍵。

2.2.1 冶煉工藝控制

首先要求吹煉過程中早化渣，全程化好渣，控制中后期爐渣返干，終點鋼水平均P≤0.015%、C≤0.080%；控制出鋼溫度為：1615 ℃～1635 ℃；使用硅錳鐵合金和硅鐵合金脫氧合金化；終脫氧加硅鋁鈣鋇合金。

2.2.2 LF精煉工藝控制

實際精煉控制時間為35 min～50 min，白渣保持時間≥10 min；硅錳等合金加入后，軟攪2 min～3 min后加入釩氮及鈮鐵合金。出鋼前8 min之內嚴禁加合金及輔料，軟攪拌時間≥10 min。

2.2.3 連鑄工藝控制

中間包液面加覆蓋劑保溫，中間包到結晶器采用浸入式水口保護澆注，防止鋼流二次氧化，結晶器液面加保護渣。為保證鑄坯質量，連鑄拉速控制在3 m/min～3.25 m/min。同時，嚴格控制鑄坯斷面尺寸及表面質量。

2.3 軋制工藝控制

(1)由于美標槽鋼外形與國標槽鋼有所區別，美標槽鋼斷面如圖1所示；美標槽鋼的腰厚、腰高及腿寬等外形尺寸與國標槽鋼相差較大(見表2)，因此軋鋼工藝變化大，孔型系統及生產調整難度增加。在孔型設計上采用大斜度孔型系統，孔型側壁斜度比彎腰系統還要大，有效減少軋輥重車量的同時軋槽深度較淺，有效保證軋輥強度；而且更容易脫槽，在輥道中運行更加平穩，不容易翻轉，有效降低軋制難度。

d-腰高； bf-腿寬； tw-腰厚； tf-平均腿厚；

(2)為減少GR65鋼坯在加熱爐內高溫區停留時間,防止奧氏體晶粒粗大，影響軋材綜合性能，生產時優先安排少量試軋料進行試軋，待生產順行后，方可進行美標槽鋼的生產。

(3)為更好確保軋材外形尺寸精度，生產過程采取了均衡加熱溫度，嚴格控制軋制節奏，開軋溫度平均控制在1080 ℃～1180 ℃；終軋溫度為870 ℃～940 ℃。

3 實物質量檢驗結果

3.1 化學成分控制

GR65美標槽鋼化學成分控制水平見表3。

3.2 力學性能檢驗

GR65美標槽鋼的力學性能和工藝性能檢驗結果見表4。

表3 GR65美標槽鋼化學成分控制水平

/%

表4 GR65美標槽鋼力學性能和工藝性能

注：1.拉伸、彎曲試樣均為縱向試驗； 2.斷后伸長率采用50 mm標距。

從表3和表4可以看出，GR65美標槽鋼化學成分控制穩定，力學及工藝性能檢驗值完全滿足美標A572/A572M技術要求。

3.3 金相組織及鋼中夾雜物分析

對其GR65美標槽鋼進行金相組織、晶粒度及鋼中非金屬夾雜進行檢驗分析，其金相組織為均勻的鐵素體+珠光體。鐵素體晶粒度平均達到8～8.5級(如圖2所示)。鋼中帶狀組織0.5～1級。

圖2 C4×7.25規格 GR65美標槽鋼金相組織 ×500

3.4 美標槽鋼外觀尺寸檢查

外觀尺寸檢測見表5。

表5 美標槽鋼外觀尺寸檢測

/mm

4 用戶使用結果

首批C4×7.25美標槽鋼應用到某工程項目，加工成鐵橋結構架(見圖3)—酸洗—鍍鋅—出口國外。

圖3 鐵橋結構架

C4×7.25美標槽鋼力學性能及化學成分經專業檢測機構進行檢測。其結果與生產檢測數據基本相當，完全能夠滿足ABS認證及出口要求。但從產品外觀質量上，還有待進一步改善。特別是槽鋼端部的外緣斜度偏大問題還需通過工藝改進，加以改善，以期全面達到用戶使用要求。

5 結語

(1)在安鋼目前工藝裝備條件下，通過合理的化學成分設計及工藝參數控制，嚴密的生產組織，在100 t轉爐—LF精煉—400型材機組生產線研制開發GR65美標槽鋼是完全可行的。

(2)GR65美標槽鋼的研發成功，不僅可以充分發揮公司型材軋機的設備能力，而且還更好地滿足了用戶開辟國外市場的需求，同時也成為安鋼新產品創效的又一亮點。

(3)美標槽鋼的研制開發，為進一步采用國外、國際標準如：美標、英標及歐標等開發型鋼產品積累了寶貴的經驗和技術支撐。

[1] 潘國平,宋強, 喻能利, 等.按美標生產出口 H 型鋼的質量控制[J].鋼鐵,2002,37(8):33-36.

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RESEARCH AND DEVELOPMENT OF GR65 HOT-ROLLED CHANNEL STEEL UNDER AMERICAN STANDARD

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(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd)

GR65 American standard channel steel development