快速冷卻工藝對(duì)Q420E卷板鋼性能影響

快速冷卻工藝對(duì)Q420E卷板鋼性能影響

鋼鐵工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用于建筑、 汽車(chē)、船舶、航空等行業(yè)的銅材需求逐年增加，這也帶動(dòng)了我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。自1996年以來(lái)，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量穩(wěn)居世界。

但鋼鐵工業(yè)發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了能源的巨 大消耗，我國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》明確提出，要開(kāi) 發(fā)新一代鋼鐵生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)的3個(gè)主要功能，即提供鋼鐵產(chǎn)品、能源轉(zhuǎn) 換、廢棄物處理。

作為鋼鐵材料生產(chǎn)流程主要環(huán)節(jié)的軋制過(guò)程，如何實(shí)現(xiàn)減量化，生產(chǎn)節(jié)約型鋼鐵產(chǎn)品，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，值得認(rèn)真思考近年來(lái)，由于超高層、大跨度鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目的不斷增加，能源、交通、建筑、造 船、機(jī)械制造等行業(yè)用厚板、特厚板市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，極大地拉動(dòng)了寬厚板的發(fā)展和低合金高強(qiáng)度寬厚板的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步。

隨之而來(lái)，對(duì)厚板品種、性能、節(jié)能指標(biāo)、成 材率、生產(chǎn)工藝、成本等方面都提出了更高、更新的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，由于厚板坯的供應(yīng)和生產(chǎn)技術(shù)的不成熟限制了厚規(guī)格鋼板的生產(chǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)和用戶(hù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)使用量大、面廣的厚板是屈服強(qiáng)度345MPa以上級(jí)別的鋼板，如SM490B、A572Gr50、 Q345D、Q345GJD等。

舞陽(yáng)、寶鋼以鋼錠為原料生產(chǎn)特厚鋼板，成材率低，生產(chǎn)環(huán)境不好；鞍鋼、鋼等各大厚板廠(chǎng)則采用高產(chǎn)量和高收得率的連鑄工藝生產(chǎn)的連鑄坯為原料，但在生產(chǎn)厚度規(guī)格80mm以上特厚板過(guò)程中，都不同程度的遇到受連鑄坯料尺寸、 形變均勻性、壓縮比、軋鋼節(jié)奏等條件限制，鋼板的強(qiáng)度、韌性性能不穩(wěn)定，合格率低， 或者干脆不能達(dá)標(biāo)，內(nèi)部質(zhì)量更是難以滿(mǎn)足等問(wèn)題；當(dāng)鋼板厚度達(dá)100mm以上時(shí)，GB/T 1591-1994中對(duì)應(yīng)各級(jí)別的鋼板就沒(méi)有相應(yīng)力學(xué)性能和化學(xué)成分參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó) 內(nèi)釆用連鑄坯生產(chǎn)特厚板仍是空白。

目前，雖然建筑結(jié)構(gòu)用厚板市場(chǎng)中Q345級(jí)別厚板占大多數(shù)，但是高級(jí)別結(jié)構(gòu)用特 厚板的需求也在不斷提高。如剛剛建設(shè)完成的主樓、國(guó)家游泳中心、國(guó)家體育場(chǎng)， 其部分構(gòu)件已開(kāi)始采用強(qiáng)度更高的Q390D、Q420C, Q460E鋼板，預(yù)計(jì)今后國(guó)內(nèi)外大量使用的將是高性能的Q420、Q460以及更高級(jí)別的鋼種。

目前，我國(guó)已經(jīng)在寶鋼、鞍鋼、秦、沙鋼等企業(yè)興建了一批4米以上現(xiàn)代化、能力較強(qiáng)的寬厚板軋機(jī),這些軋機(jī)的建成為我國(guó)生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加值的資源節(jié) 約型寬厚板產(chǎn)品提供了手段，因此通過(guò)進(jìn)一步對(duì)寬厚板生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，優(yōu)化生產(chǎn)中各階段的工藝參數(shù)，使Q345級(jí)特厚板的性能達(dá)標(biāo)，同時(shí)開(kāi)發(fā)高級(jí)別厚板的生產(chǎn)工藝成 為亟待解決的問(wèn)題。開(kāi)發(fā)出新型低成本、高性能的高強(qiáng)度低合金特厚鋼板具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2高強(qiáng)度低合金特厚板概述

高強(qiáng)度低合金鋼是整個(gè)鋼材中的重要品種。我國(guó)的低合金高強(qiáng)度鋼從20世紀(jì)50年 代至今，已經(jīng)經(jīng)歷了開(kāi)發(fā)初創(chuàng)、鋼種調(diào)整、生產(chǎn)應(yīng)用和轉(zhuǎn)型發(fā)展四個(gè)階段，與國(guó)外低合 金先進(jìn)水平的差距大大縮小。應(yīng)近幾年特厚鋼板的需求，選對(duì)低合金高強(qiáng)度厚鋼板進(jìn) 行研究，這是因?yàn)樗瞧胀?、?yīng)用廣、使用量大的鋼種，約占整個(gè)普通低合金鋼 產(chǎn)量的60%-80%,其它專(zhuān)用特厚板都是在它的基礎(chǔ)上通過(guò)成分或工藝微調(diào)派生出來(lái)的 新鋼種，對(duì)高強(qiáng)度低合金特厚板的研究為其它專(zhuān)用厚板的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1.2. 1高強(qiáng)度低合金特厚板的實(shí)際應(yīng)用

高強(qiáng)度低合金鋼在具有高強(qiáng)度的同時(shí)，兼有良好的韌性和焊接性能，且成本低廉。 其特厚板廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、橋梁、容器、車(chē)輛、船舶、電力設(shè)備、水電渦輪、外殼及部件、機(jī)器基座及部件以及其它結(jié)構(gòu)件等方面。

我國(guó)習(xí)慣上把厚度4.5-20mm的鋼板叫中板，20-60mm厚度的鋼板叫厚板，厚度大于60mm的鋼板叫特厚板。寶鋼制造爐殼用鋼板厚度為14-90mm,起初1號(hào)高爐使用日本提供的SM50B,相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)Q345級(jí)別鋼板，隨著微合金技術(shù)和控制軋制技術(shù)的發(fā) 展，2號(hào)高爐釆用寶鋼自主研發(fā)生產(chǎn)的含鋸鋼BB502,由舞鋼軋鋼，次解決了大型高爐專(zhuān)用厚鋼板國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。

鞍鋼新寬厚板軋鋼廠(chǎng)（簸魚(yú)圈寬厚板廠(chǎng)）梁截面主材全部采用Q390D級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼，其化學(xué)成分、力學(xué)性能均按GB/T 1591-1994技術(shù)要求供 貨。

國(guó)家游泳中心（水立方），工程總用鋼量約8200t,其中中厚板材5700t,約占到70%, 主要材質(zhì)為Q345C與Q420C級(jí)鋼，后者厚度為18-62.5mm，總用量約2600t,為單體 工程中應(yīng)用Q420鋼較多的實(shí)例。

廣州新電視塔鋼材總用量約4.0萬(wàn)t,其中80%以上為 中厚板材，主要采用Q345C與Q345GJC級(jí)鋼（約2.0萬(wàn)t以上），少量釆用Q390GJC 級(jí)鋼，箱形截面桅桿均釆用Q420NH高強(qiáng)度焊接耐候鋼，由寶鋼專(zhuān)門(mén)研制供貨，這是國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)工程中次釆用Q420級(jí)耐候鋼。在奧運(yùn)“鳥(niǎo)巢”的建造中，則采用了一種新型高級(jí)別Q460E-Z35規(guī)格100-110mm建筑結(jié)構(gòu)用鋼板，此級(jí)別的特厚板在國(guó)內(nèi)外建筑 史上還是例，堪稱(chēng)目前低合金高強(qiáng)度鋼之，突破了 GB/T 1591-1994標(biāo)準(zhǔn)中100mm的厚度極限。

高強(qiáng)度低合金特厚板的制造技術(shù)

1.2. 2.1厚板坯料

目前，特厚板生產(chǎn)的坯料來(lái)源有兩種，一種是模鑄的鋼錠，另一種是連鑄機(jī)生產(chǎn)的 連鑄坯。寶鋼和舞陽(yáng)鋼鐵公司作為國(guó)內(nèi)少數(shù)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)寬厚板的鋼鐵企業(yè)，采用鑄錠為特 厚板生產(chǎn)原料，然后通過(guò)雙機(jī)架寬厚板軋機(jī)直接軋制厚板，取得了較好的應(yīng)用實(shí)績(jī)和經(jīng) 濟(jì)效益。

上海浦鋼也曾于1999年與鞍山鋼鐵學(xué)院合作開(kāi)發(fā)了20t大型扁錠，并成功地軋制出特厚板，但后來(lái)由于受到冶煉和澆鑄條件的限制，以及沒(méi)有大型專(zhuān)用的均熱爐， 改用寶鋼生產(chǎn)的初軋坯，二次加熱軋制成特厚板。

德國(guó)迪林根鋼鐵公司厚板廠(chǎng)有號(hào)稱(chēng)“世 界大的板坯連鑄機(jī)”，具有裝備先進(jìn)的5.5m粗軋機(jī)，設(shè)計(jì)大板坯厚度達(dá)400mm, 但大型模具鋼和特厚板仍采用模鑄，大鋼錠單重達(dá)60t；日本名古屋廠(chǎng)大鋼錠單 重達(dá)80t,水島廠(chǎng)大單重達(dá)110t,京濱廠(chǎng)為50t。

隨著厚板需求的加大，國(guó)內(nèi)一批 厚板坯鑄機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生，鞍鋼股份有限公司煉鋼廠(chǎng)擁有一臺(tái)由鞍鋼和西重所聯(lián)合設(shè) 計(jì)、國(guó)內(nèi)設(shè)備制造、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)厚的板坯連鑄機(jī)，可生產(chǎn)厚度斷面厚 達(dá)300mm的連鑄坯，且鑄坯質(zhì)量穩(wěn)定，除管線(xiàn)鋼、蝸殼鋼及E級(jí)船板鋼外全部實(shí)現(xiàn)了厚板坯的熱送熱裝，實(shí)現(xiàn)了鑄坯生產(chǎn)高效化，鑄坯主要用于供厚板廠(chǎng)生產(chǎn)低合金鋼、微合金化鋼及高碳鋼等質(zhì)量要求很高的鋼種“氣鋼秦皇島金屬材料有限公司釆用變斷面 厚板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)的鑄坯厚達(dá)320mm,是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的厚連鑄坯，專(zhuān)門(mén)為特厚 板的生產(chǎn)提供原料。

國(guó)外一些大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和特殊鋼廠(chǎng)在發(fā)展連鑄的同時(shí)仍保留了 一部分模鑄生產(chǎn)能力，以滿(mǎn)足特殊規(guī)格鋼種的需求。

眾所周之，采用鑄錠生產(chǎn)特厚鋼板由于壓縮比較大，鋼板力學(xué)性能、內(nèi)部質(zhì)量、厚 度均勻性均好，但是鋼板成材率低，生產(chǎn)環(huán)境不好，生產(chǎn)周期較慢。近年來(lái)，隨著連鑄 水平的提高，厚板軋機(jī)開(kāi)始采用連鑄坯，從鋼水澆鑄到產(chǎn)出厚板省去了模鑄的鑄錠、脫 模、均熱、初軋等許多環(huán)節(jié)，可以提高厚板軋機(jī)的生產(chǎn)能力，降低金屬消耗，改善軋件 的表面形狀，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。但是對(duì)于目前國(guó) 內(nèi)特厚板的生產(chǎn)現(xiàn)狀，受到壓縮比的限制采用連鑄坯生產(chǎn)特厚板的研究還是空白。

高強(qiáng)卷板        Q420E  9.75     1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  9.75     1250    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  9.5      1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  7.75     1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  7.75     1250    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  7.5      1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  5.75     1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  5.75     1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  5.75     1250    100 噸 安陽(yáng)    安鋼

高強(qiáng)卷板        Q420E  5.5      1500    100 噸 安陽(yáng)    安鋼