一种超长薄规格eh36钢及其在卷炉卷轧机上的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种在炉卷乳机上生产超长（150~220m)薄 规格（5~8mm)海洋工程用H136钢的方法。
【背景技术】
[0002] 船板钢是国民经济发展所依赖的重要钢铁材料，近年来中国造船业发展迅速，年 造船量已经占到世界造船总量比例突破10%。随着船舶工业的快速发展，造船用钢需求也在 不断增加，占造船用材料80%的船板钢需求飞速增长。目前，为了节省下游企业的费用，船 板乳件出现多元化需求，为了最大程度提高生产效益，降低成本，有利于更快更好的组批， 节省船板排产时间，长、宽、薄等船板钢乳件生产是目前生产船板钢铁企业长期努力方向。 而生产这些极限规格的钢板也是钢铁企业成分设计、工艺控制、现场生产水平综合能力的 体现。
[0003] 目前南钢在炉卷乳机做了相当类似研究工作，在《宽厚板》上公开了（5~15) mmX 3200mm宽薄规格Q345E钢板的生产，该钢板的主要成分为，C :0· 10~0· 12%，Si : 0· 30 ~0· 40%，Mn :1· 40 ~L 50%，Nb+V+Ti :0· 030 ~0· 040%，碳当量 Ceq 目标值为 0· 40。
[0004] 中国专利CN102179406A公开了"单机架炉卷乳机薄规格高强度钢板乳制工艺"， 适用于长还料（10~17m)生产薄规格< IOmm高强度（480MPa < σ 1000 MPa)钢板，通 过控制出钢温度、卷取炉温度、未道次压下量等，减少钢板头、中、尾性能差，来保证钢板的 板形。然而，在该发明中没有交代此类（480MPa< 〇s< 1000 MPa)钢板的交货状态，通常 此类钢板是在后期的调质处理达到钢板的强度性能。
[0005] 中国专利CN102699022A公开了 "一种单机架炉卷乳机热乳极限规格钢卷控制方 法"。通过结合成分，开发层流冷却系统头尾避让功能、调整乳制工艺来获得多360MPa级别 极限规格钢卷性能合格。但是通过控制钢板加热炉火焰的调整会增加现场操作难度以及人 工干拢因素，因而只适用于小批量试制，不适于大批量钢板的生产，且钢材的性能稳定性也 得不到保证。成分设计中，碳当量较高，不适合作为低碳当量船板钢的生产使用。该发明仅 提及如何提高强度，而对影响钢板非常重要的韧性没有涉及。
[0006] 实际生产中，除了上述问题，生产薄规格EH36钢板还存在如下技术难点：一、卷乳 钢板表面质量控制，炉卷乳制生产超长薄规格钢板，受炉内气氛的影响，钢板表面易形成表 面缺陷，如麻点，麻坑等；二、低碳当量炉卷乳制生产EH36钢板强度的控制，为了保证船板 具有良好的冲击性能、焊接性能以及低成本控制，并且满足TMCP H136船规供货要求；三、 超长薄规格钢板整板性能均匀性控制；四、超薄规格EH36船板正公差控制。
[0007] 为了克服现有技术的不足，克服相应的技术难点，本发明通过成分设计及工艺优 化，提出了一种在炉卷乳机上生产超长薄规格EH36钢的方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于根据上述现有现状提供一种超长薄规格EH36钢及其在卷炉卷 乳机上的生产方法，通过化学成分设计，提高加热炉温度、合理分配平乳+卷乳乳制道次， 以达到合适的终乳温度，得到表面质量良好，外形尺寸易于控制、性能良好的超长薄规格 H136钢板。
[0009] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种超长薄规格EH36钢，该钢板的 化学成分按质量百分比计为C :0. 05~0. 09%，Mn :1. 20~1. 60%，Si :0. 10~0. 25%，Nb : 0.015 ~0.030%，Ti: 0.010 ~0.020%，Al: 0.020 ~0.040%，Ceq 彡 0.38,余量为 Fe 及不 可避免的杂质元素。钢板的主要晶相组织为先共析铁素体以及弥散分布的珠光体，平均晶 粒尺寸介于5~8 μ m。
[0010] 进一步地，钢板的厚度为4. 75mm~8mm，钢板长度最长可达221m ;钢板的屈服强度 介于358~405MPa，抗拉强度介于528~572MPa，延伸率为29. 5~33. 5%，屈强比彡71%， 冲击韧性满足-40°C冲击功> 66J。
[0011] 本发明Ε?36钢的化学成分是这样确认的： C :影响钢力学性能的主要元素，当碳含量低于0. 05%则强度低，当碳含量介于0. 09%~ 0. 12%时，介于包晶区间，包晶区间钢冶炼控制难度上升，当含量> 0. 12%时，因船板钢对 36Kg强度级的碳当量有限制，碳含量越高对焊接、耐蚀性都有负面影响。故本发明将C含量 区间设定在0.05~0.09%。
[0012] Mn :能够推迟奥氏体向铁素体的转变，可以加大终乳温度窗口，细化铁素体，提高 强度和韧性。通常，屈服强度介于235MPa级碳-锰中厚钢板的锰含量通常彡0.60wt%。与 碳对Ae3温度影响一样，锰含量越高，Ae3温度越低，当锰的含量高于I. 50wt%时，Ae3温度 很容易低于820°C，这样不利于钢板乳制时终乳温度的控制，特别是板形难以控制的薄规格 钢板的生产控制。因此，本发明乳制方法更适用于锰含量在1. 20~I. 50wt%范围内的中厚 板。
[0013] Si :硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的固溶强化作用，在船级社规范与 GB712中限定硅含量范围是0. 10~0. 50%，为了改善钢板表面质量，将Si含量按下限控制， 本发明中将硅限定在〇. 10~〇. 25%的范围内。
[0014] Nb :微量铌含量，便可在船板钢中起到溶质拖曳作用和Nb(C，N)对奥氏体晶界的 钉扎作用，抑制形变奥氏体的再结晶，使得薄规格船板在乳制过程中，提高非再结晶区的温 度，减小部分再结晶区间，有利于热连乳工艺的乳制。细化铁素体晶粒，但过高的铌，不光提 高EH36钢的生产成本，也会促进连铸坯产生表面裂纹，因此，本发明铌含量控制在0. 015~ 0. 030%的范围内。
[0015] Ti :钛是用来固定钢中的氮元素，在适当条件下，钛/氮形成氮化钛，阻止钢坯在 加热、乳制、焊接过程中晶粒长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。钛低于0. 006%时，固 氮效果差，超过〇. 030%时，固氮效果达到饱和，过剩的钛会使钢的韧性恶化。当钢中的Ti、 N原子之比为1 :1时，相于Ti、N重量之比为3. 42, TiN粒子最为细小且分布弥散，对高温奥 氏体晶粒的细化作用最强，不仅可获得优良的韧性，而且能够实现30KJ/cm以上的大线能 量焊接。故在本发明中，结合钢中氮含量，将钛含量控制在〇. 010%~〇. 020%。
[0016] Al :铝是炼钢过程中一种重要的脱氧元素，即使在钢水中加入微量的铝，也可以有 效减少钢中的夹杂物含量，并细化晶粒。但过多的铝会促进夹杂物以及连铸坯产生表面裂 纹的形成，降低连铸工艺性能。因此，本发明中铝含量控制在〇. 020~0. 040%。
[0017] Ceq :船级社对TMCP生产的船板钢有碳当量限制，要求彡0.38,为了易于组炉生 产，一种成分多种交货状态生产，故本发明将碳当量限制在Ceq < 0. 38。以适应多种厚度规 格的EH36钢板生产，同样，本发明适用于薄规格Q345E等钢种的生产。
[0018] 本发明的另一目的是提供一种在卷炉卷乳机上制备所述超长薄规格H136钢的方 法，具体步骤如下： (1) 150mm连铸坯乳制：将按组分配好的原料冶炼钢水，钢水依次经过KR预脱硫 -BOF转炉冶炼一LF精炼一RH真空脱气一连铸一堆缓冷制备连铸坯，连铸坯的厚度为 150mm± IOmm ； (2) 加热：乳前连铸坯进加热炉加热，钢坯出钢时炉气温度为1240°C~1260°C，通常炉 气温度高于钢板实际温度10~20°C，提高加热炉温度，减少材料在硅尖晶石形成温度区间 停留时间，改善钢板表面质量； (3 )乳钢：在3500炉卷乳机上采取平乳+卷乳的方式对钢坯进行乳制，乳制目标厚度为 4. 75mm~8mm、最大长度为221m的H136船板钢，平乳+卷乳的总乳制道次数为11~13,其 中，对于目标钢板成品的宽度大于等于3m的钢板，为了保证钢板的板形，将钢板的乳制设 定为13道次，先平乳后卷乳，提高平乳道次数，减少卷乳道次数，卷乳前钢坯的厚度控制在 10~11mm，按照压下率先低后高再低的原则控制单道次乳制的压下率； 平乳末道次钢板的厚度为10~11_，平乳开乳温度介于1000~ll〇〇°C，平乳第3~ 6道次的单道次压下量在20%~30%，卷乳的末道次压下率< 8%，在平乳第1至3道次时对 钢坯表面高压水除鳞，此时钢板较厚，受高压水除鳞降温不均匀导致的影响较小； 卷乳的开乳温度为780~900°C，其中，对于厚度大于等于4. 75mm小于6mm的钢板的终 乳温度控制在750~800°C，对于厚度大于等于6mm小于等于8mm的钢板的终乳温度控制在 850~900°C，平乳+卷乳的乳制总时间控制在5~8min，减少超长乳件在卷炉里的停留总 时间，改善钢板表面质量。
[0019] (4)冷却：对于厚度大于等于6mm小于等于8mm的钢板，终冷温度控制在680~ 720°C，对于厚度大于等于4. 75mm小于6mm的钢板，因为钢板本身温度下降较快，对钢板终 冷上限温度不作要求，控制钢坯的温度下限不得低于600°C。
[0020] 本发明具有如下特点： 1、本发明成分简单，在普通C-Mn钢的基础上，仅添加了含量