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，通過合理設計化學成分，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)過物理性能及化學成分分析表明，有害元素控制良好，力學性能穩(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、焊接等性能，并且使用時間越長，耐腐蝕效果越明顯[1]。由于耐候鋼相對于普碳鋼耐腐蝕性及相對于不銹鋼的經(jīng)濟性，耐候鋼得到了迅猛發(fā)展，主要用于交通、輸電、運輸、建筑等領域。

2 生產(chǎn)難點

因鋼中含有Cu，坯殼與結晶器銅板有一定的親合力，坯殼容易與銅板發(fā)生粘連，導致粘結漏鋼。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，鋼中δ-Fe向γ-Fe組織轉變，伴隨著這一轉變有0.38%的體積收縮，使初生坯殼過早脫離結晶器壁，在坯殼與結晶器內壁之間容易形成較大氣隙，阻礙坯殼傳熱，坯殼變薄，也會造成漏鋼[2]。

在連鑄過程中，結晶器表面鍍鉻層嚴重磨損，結晶器銅管與高溫鑄坯發(fā)生粘結，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滲透，Cu在奧氏體晶界的富集會降低鋼的塑性，當拉速過快時易產(chǎn)生鑄坯裂紋[3]。

3 耐候鋼試制開發(fā)過程

3.1 化學成分及工藝流程

耐候鋼S355J0W執(zhí)行歐標EN10025-5，同時考慮鋼帶力學性能及低溫沖擊性能，對鋼帶化學成分做了嚴格內控規(guī)定。S355J0W耐候鋼的熔煉成分設計見表1。

表1 S355J0W標準及內控化學成分（質量分數(shù)）%

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

3.2 工藝控制

3.2.1 冶煉工藝

1）轉爐冶煉。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)質內調廢鋼。冶煉過程造好泡沫渣，控制爐渣流動性，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，采用鋁錳鐵合金進行脫氧。轉爐下渣爐次可以適當增加10～20 kg脫氧劑。加入順序∶見鋼流先加部分鋁錳鐵進行脫氧，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)進站條件可補喂鋁線，采用碳化鈣和碳化硅造渣，保持黃白渣或白渣時間≥10min，終點進行鈣處理，軟吹時間≥10min。

3）VD脫氣。真空時間≥18min，真空度＜67 Pa并保持時間≥12min。破空后，若酸溶鋁含量＞0.015%，原則上不再補喂鋁線，及時鋪灑覆蓋劑。VD處理后軟吹氬時間≮12min，軟吹氬時嚴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。采用全保護澆鑄，大包長水口加密封墊并吹氬保護，浸入式水口加密封墊。保護渣為耐候鋼專用保護渣。開澆后減緩拉速提升速度，增加結晶器保護渣熔化時間，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)澆注時結晶器液面波動及人為操作因素。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行甩坯操作。鋼坯進緩冷坑進行緩冷12 h，以有效消除鋼坯的熱應力和組織應力，同時釋放鋼坯中的氫，防止產(chǎn)生白點和鑄坯內部裂紋。

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，實現(xiàn)較大壓下，減輕精軋機組的負荷。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）℃，冷卻方式采用運輸鏈空冷，卷取溫度控制在630～680℃。

4 鋼帶實物質量及性能分析

4.1 化學成分及力學性能

根據(jù)相應標準對生產(chǎn)的S355J0W鋼帶進行化學成分及相關力學性能檢驗，檢驗結果見表2、表3。

表2 S355J0W實物化學成分（質量分數(shù)） %

表3 S355J0W力學性能

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，化學成分各元素滿足標準要求，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，Ni/Cu≥0.5有效防止鑄坯裂紋產(chǎn)生，保證軋材成品質量。根據(jù)表3數(shù)據(jù)，由于C含量控制范圍較低，鋼帶0℃沖擊高于標準要求，屈服強度及抗拉強度富余量較為合理，伸長率滿足標準要求。

4.2 金相組織

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

由于添加Nb元素進行微合金化，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，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。

圖1 鋼帶金相組織

5 結語

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

[1] 楊松柏.我國耐候鋼的發(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].北京科技大學學報，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)于內蒙古科技大學鋼鐵冶金專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司技術中心工程師，從事鋼帶產(chǎn)品開發(fā)工作。