萊鋼50 t電爐試制開發(fā)耐候鋼S355J0W

郝 帥

（山鋼股份萊蕪分公司 技術(shù)中心，山東 萊蕪271104）

萊鋼50 t電爐試制開發(fā)耐候鋼S355J0W

郝 帥

（山鋼股份萊蕪分公司 技術(shù)中心，山東 萊蕪271104）

利用萊鋼50 t電爐—620mm窄帶生產(chǎn)線，通過合理設(shè)計(jì)化學(xué)成分，采用優(yōu)化的冶煉-連鑄-軋制生產(chǎn)工藝，成功生產(chǎn)出耐候鋼S355J0W。經(jīng)過物理性能及化學(xué)成分分析表明，有害元素控制良好，力學(xué)性能穩(wěn)定。

耐候鋼；銅；鑄坯裂紋

1 前言

耐候鋼又稱耐大氣腐蝕鋼，是通過在普通鋼中添加一定量的合金元素制成的一種低合金鋼，主要合金成分為Cu、P、Cr、Ni等元素。耐候鋼的耐大氣腐蝕性能為普通碳鋼的2～8倍，具有良好的力學(xué)、焊接等性能，并且使用時(shí)間越長(zhǎng)，耐腐蝕效果越明顯[1]。由于耐候鋼相對(duì)于普碳鋼耐腐蝕性及相對(duì)于不銹鋼的經(jīng)濟(jì)性，耐候鋼得到了迅猛發(fā)展，主要用于交通、輸電、運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域。

2 生產(chǎn)難點(diǎn)

因鋼中含有Cu，坯殼與結(jié)晶器銅板有一定的親合力，坯殼容易與銅板發(fā)生粘連，導(dǎo)致粘結(jié)漏鋼。此鋼種碳含量為0.10%～0.15%，屬于包晶鋼范圍，包晶鋼在凝固過程中發(fā)生包晶反應(yīng)，鋼中δ-Fe向γ-Fe組織轉(zhuǎn)變，伴隨著這一轉(zhuǎn)變有0.38%的體積收縮，使初生坯殼過早脫離結(jié)晶器壁，在坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁之間容易形成較大氣隙，阻礙坯殼傳熱，坯殼變薄，也會(huì)造成漏鋼[2]。

在連鑄過程中，結(jié)晶器表面鍍鉻層嚴(yán)重磨損，結(jié)晶器銅管與高溫鑄坯發(fā)生粘結(jié)，銅板局部發(fā)生熔化，液相的Cu通過奧氏體晶界向鐵基體內(nèi)滲透，Cu在奧氏體晶界的富集會(huì)降低鋼的塑性，當(dāng)拉速過快時(shí)易產(chǎn)生鑄坯裂紋[3]。

3 耐候鋼試制開發(fā)過程

3.1 化學(xué)成分及工藝流程

耐候鋼S355J0W執(zhí)行歐標(biāo)EN10025-5，同時(shí)考慮鋼帶力學(xué)性能及低溫沖擊性能，對(duì)鋼帶化學(xué)成分做了嚴(yán)格內(nèi)控規(guī)定。S355J0W耐候鋼的熔煉成分設(shè)計(jì)見表1。

表1 S355J0W標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)控化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

生產(chǎn)工藝流程：電爐→LF+VD精煉→矩形坯連鑄機(jī)→鋼坯加熱爐→除鱗→粗軋→精軋→冷卻→卷取→檢驗(yàn)入庫(kù)。

3.2 工藝控制

3.2.1 冶煉工藝

1）轉(zhuǎn)爐冶煉。鐵水硫含量≤0.015%，砷含量＜0.008%，鐵水比例60%左右。廢鋼采用優(yōu)質(zhì)內(nèi)調(diào)廢鋼。冶煉過程造好泡沫渣，控制爐渣流動(dòng)性，爐渣堿度控制2.8～3.2。均勻脫碳，減少吸氮。采用鈮鐵、硅錳、中錳、中鉻合金化，采用鋁錳鐵合金進(jìn)行脫氧。轉(zhuǎn)爐下渣爐次可以適當(dāng)增加10～20 kg脫氧劑。加入順序∶見鋼流先加部分鋁錳鐵進(jìn)行脫氧，其后依次加中錳、硅錳、中鉻，加合金過程中加剩余鋁錳鐵，全部合金擋渣前加完。

2）LF精煉。精煉根據(jù)進(jìn)站條件可補(bǔ)喂鋁線，采用碳化鈣和碳化硅造渣，保持黃白渣或白渣時(shí)間≥10min，終點(diǎn)進(jìn)行鈣處理，軟吹時(shí)間≥10min。

3）VD脫氣。真空時(shí)間≥18min，真空度＜67 Pa并保持時(shí)間≥12min。破空后，若酸溶鋁含量＞0.015%，原則上不再補(bǔ)喂鋁線，及時(shí)鋪灑覆蓋劑。VD處理后軟吹氬時(shí)間≮12min，軟吹氬時(shí)嚴(yán)禁裸露鋼水和大氬氣量攪拌降溫。

3.2.2 連鑄工藝

中間包采用整體塞棒包。采用全保護(hù)澆鑄，大包長(zhǎng)水口加密封墊并吹氬保護(hù)，浸入式水口加密封墊。保護(hù)渣為耐候鋼專用保護(hù)渣。開澆后減緩拉速提升速度，增加結(jié)晶器保護(hù)渣熔化時(shí)間，增加渣膜厚度，改善初生坯殼均勻性及厚度。減少非穩(wěn)態(tài)澆注時(shí)結(jié)晶器液面波動(dòng)及人為操作因素。根據(jù)坯型拉速穩(wěn)定1.0～1.40m/min。二冷水采用弱冷，噸鋼比水量為0.32 kg。開澆第一爐與停澆最后一爐進(jìn)行甩坯操作。鋼坯進(jìn)緩冷坑進(jìn)行緩冷12 h，以有效消除鋼坯的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，同時(shí)釋放鋼坯中的氫，防止產(chǎn)生白點(diǎn)和鑄坯內(nèi)部裂紋。

3.2.3 軋制工藝

加熱爐均熱段溫度控制在1100～1220℃，出鋼溫度≥1070℃，粗軋階段充分考慮高溫和塑性的有利條件，實(shí)現(xiàn)較大壓下，減輕精軋機(jī)組的負(fù)荷。粗軋和精軋除鱗全部投入使用，充分去除氧化鐵皮。熱軋終軋溫度控制在（930±10）℃，冷卻方式采用運(yùn)輸鏈空冷，卷取溫度控制在630～680℃。

4 鋼帶實(shí)物質(zhì)量及性能分析

4.1 化學(xué)成分及力學(xué)性能

根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)的S355J0W鋼帶進(jìn)行化學(xué)成分及相關(guān)力學(xué)性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

表2 S355J0W實(shí)物化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表3 S355J0W力學(xué)性能

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，化學(xué)成分各元素滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Nb 成分控制穩(wěn)定，P、S 有害元素控制在較低范圍內(nèi)，Ni/Cu≥0.5有效防止鑄坯裂紋產(chǎn)生，保證軋材成品質(zhì)量。根據(jù)表3數(shù)據(jù)，由于C含量控制范圍較低，鋼帶0℃沖擊高于標(biāo)準(zhǔn)要求，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度富余量較為合理，伸長(zhǎng)率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 金相組織

根據(jù)鋼帶收卷特性，對(duì)鋼帶尾部及鋼帶中部分別取樣，進(jìn)行金相分析。試樣經(jīng)研磨、拋光后，用4%硝酸酒精進(jìn)行腐蝕，在光學(xué)顯微鏡下觀察其金相組織，見圖1。

由于添加Nb元素進(jìn)行微合金化，鋼帶晶粒度較高。金相組織基本為鐵素體及少量珠光體組織，鋼卷尾部由于收卷后冷速較快晶粒度為9～10級(jí)，鋼卷中部由于收卷后冷速較慢且出現(xiàn)回溫現(xiàn)象晶粒度為8～9級(jí)。

圖1 鋼帶金相組織

5 結(jié)語

利用萊鋼50 t電爐—620mm窄帶生產(chǎn)線生產(chǎn)耐候鋼S355J0W，化學(xué)成分、鑄坯質(zhì)量和力學(xué)性能完全滿足歐標(biāo)EN10025-5及用戶使用要求，已經(jīng)通過英國(guó)勞氏船級(jí)社認(rèn)證，具備批量生產(chǎn)歐標(biāo)耐候鋼的能力。

[1] 楊松柏.我國(guó)耐候鋼的發(fā)展前景[J].鐵道建筑，1989（6）∶19-21.

[2] 劉亮，張彬.包晶鋼縱裂成因分析及工藝控制[J].連鑄，2011（2）：8-11.

[3] 朱國(guó)森，王永勝，王新華，等.連鑄坯表面網(wǎng)狀裂紋[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（8）∶19-21.

Development of Weathering Steel S355J0W with 50 t EAF in Laiwu Steel

HAO Shuai

（The Technology Department of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

The weathering steel S355J0W was produced successfully by designing reasonable chemical composition on Laiwu Steel“smelting-continuous casting-rolling”of optimized process.It showed that the trace harmful elements were lower,andmechanical property was stable by physical quality analysis and chemical testing.

weathering steel;Cu;slab crack

TG142.7

B

1004-4620（2017）04-0030-02

2017-05-02

郝帥，男，1981年生，2010年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司技術(shù)中心工程師，從事鋼帶產(chǎn)品開發(fā)工作。