DH36高强度船体用结构钢板的研制与开发

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2014年第2期

DH36高强度船体用结构钢板的研制与开发

朱超云

陆兴国

(技术中心)

(中板厂)

要：介绍柳钢开发DH36高强度船体用结构钢板的成分设计、冶炼工艺、轧制工艺，以及

产品性能。

关键词：DH36船板；成分；冶炼；轧制

ResearchandDevelopmentofDH36High—strengthHull

StructuralSteelPlate

ZHUChaoyun

FANLei

(TechniqueCenter)

LUXingguo

(MediumPlatePlant)

Abstract：Thecheinicalcompositiondesign，smeltingprocess，rollingprocessandproductpropertyof

DH36high-strengthhullstructuralsteelplatedevelopedhyLiuzhouSteelwereintroduced．

KeyWords：DH36HullSteelPlate；Composition；Smehing；Rolling

船用结构钢是船舶制造工业不可缺少的原

材料，随着船用钢材向大型化、轻型化方向的

发展，促使船体结构用钢板的强度和质量等级

不断提高，高强度造船钢板被广泛地用于制造

大、中型远洋船舶和小型船舶中。而大、中型

远洋船舶的服役条件较恶劣，特别是在大风大

浪时，受力条件极为恶劣，承受着较大的冲击

和交变载荷。I1．

1因此，高强度船板必须具有较

高的强度、较好的低温冲击冲击韧性、良好的

焊接性能。本文主要介绍柳钢开发DH36高强度

船体用结构钢板的

艺路线和主要性能指标。

研制与开发

2．1技术要求

GB712—2000标准中DH36级高强度船体用

作者：**云，大学学历，工程师，现主要从事新

产品开良3-．作

结构钢板化学成分见表l，标准既对其强度有具

体的要求，又对低温(一20

1冲击韧性提出r更

高的要求，即降低了钢板的冲击韧性转变温度

(见表2)。

2．2

化学成分设计

针对GB712-2000标准对DH36高强度船体

用结构钢板的化学成分和力学性能的规定，要

达到标准要求，结合生产T艺设计DH36成分：

(1)C通过【

古1溶强化提高钢的强度，但对韧

性、塑性和焊接性能十分有害。没定w(C)

0．10％。

(2)Mn主要起同溶强化的作用，补偿碳含

量降低引起的强度损失，Mn也是扩大相区的冗

素，可降低钢的转变温度，有助于获得细小的

相变产物，可提高钢的韧性，降低韧脆转变温

度，在冶炼中还可以脱氧和消除硫的影响。结

合中板的设备

况，设定W(Mn)≥1．30％。

(3)A1在冶炼中是重要的脱氧剂，铝在钢

2o14年第2

0躺趣等．

DH3硝潲渡

弩嘲

表1

GB712—2000中DH36的化学成分

wt／％

注：、单独添加Al、Nh、v等细化元素时，其含量应不低于表列值，若混合加入两种以上细化元素时，则表中对单一元素含

量下限的规定不适用，另要满足W(Nb+V+Ti)

≤0．12％。

中和其它元素形成细小弥散分布的难熔化合物

A1N起阻碍晶粒长大作用，能够细化晶粒，提

高钢的晶粒粗化温度。本设计以细晶强化为主，

设定W(A1)>10．020％。

(4)P和s对船体结构用钢是非常有害的元

素，直接影响到钢板的理性和韧性，为保证各

项性能，P和S应尽可能低，同时也要严格控制

N、H、0含量，游离N显著降低低温冲击韧

性，氧含量过高，氧化物夹杂增加，影响钢的

纯净度。

(5)Nb能与碳氮结合成碳化物、氮化物和

碳氮化物，这些化合物1芏高温下溶解，在低温

下析出，其作用表现为：加热时阻碍原始奥氏

体晶粒长大，在轧制过程中抑制再结晶及再结

晶后的晶粒长大，在低温时起到析出强化作

用。l】根据Nb对力学性能的贡献，以及轧制工

况，采用下限要求的成分设计。

2．3

工艺路线

铁水预处理一150I转炉冶炼一LF精炼一

RH真空精炼一铸机连铸一切割

加热炉加热一

高压水除鳞一粗轧一精轧一矫直一空冷一检

验一标记一抛丸一正火一+入库。

2．4

冶炼连铸工艺

在冶炼连铸过程中．为了提高钢水纯净度，

减少夹杂物，控制板坯表面质量，主要采用的

T艺措施：

(1)转炉冶炼：终点保证钢中P含量的前

提下，采用留C操作；出钢温度尽可能低，并

采用全程吹氩工艺。

(2)LF精炼：要求白渣保持时间>5rain，

钛铁须在造好白渣后加入，以提高Ti的回收率。

(3)RH精炼：极限真空保持时间>8min；

保持一定的钙处理后软吹氩时间，以保证夹杂

物充分上浮。

(4)连铸：采用较高的中间包液面控制，

并采用低过热度及恒拉速的浇注工艺。

2．5

轧制工艺

(1)炉温控制：采用较高的加热温度及时

问，以保证钢中Nb的充分溶解，并尽快可能地

减轻铸坯中心偏析。

(2)控制轧制：根据设计的DH36化学成

分，其A为758℃。通过采取含铌微合金钢的

控制轧制技术，在奥氏体未再结晶区(A～950

oC)的大压下轧制。以有效地减小奥氏体的晶

粒尺寸，提高变形奥氏体的位错密度，增加形

变带和位错孪晶，从而增加奥氏体向铁素体转

变的形核位置和形核率，产生形变诱导铁素体

和铁索体的动态再结晶，使晶粒细化。

(3)正火：根据设计的DH36化学成分，其

为852℃。采取正火温度为A

(30～

50)℃的热处理工艺 ，使晶粒进一步细化。

2．6

试 制结 果

按上述工艺要求进行 了试生产 ，共组织 冶

炼了 2 炉钢 ，生产合格板坯 300 t ，坯料断面尺

寸为 220 mm X i 810 mm，轧制成 品厚度规格 为

36 mm。本次冶炼质量较好 ，化学成分达到设计

要求 ；力学性能均达到 国标要 求 ，各项指标余

量较大

(见表 2) 。正火处理后钢板组织为铁素

体 十珠 光体 ，晶粒度一般在 11．0 ～11．5 级 ，带

状组织 3．0 级

(见图 1) 。

利用 现有 的工 艺 、设备 ，通过 合理设计 化

学成分 ，采用采用在奥氏体未再 结晶区的温 度

下限范 围内进行大压下轧制 ，有效地减小奥 氏

钢 科

表 2

DH36 高强度船用钢板力学性能

2014 年第 2 期

(50 0 ×)

冈 1

正火处理后钢板中心的金相组织形貌

体 的晶粒尺寸 ，提高变形奥氏体的位错密度 ，增

加形变带和位错孪晶，从而增加奥氏体向铁素体

转变的形核位置和形核率 ，产生形变诱导铁素体

和铁索体的动态再结 晶，并通过轧后正火处理 ，

使晶粒进一步细化。实践证明，柳钢完全能够生

产出优质的 DH36 高强度船体用结构钢板 。

为改善 DH36 船板的带状组织 ，今后还需优

化其化学成分及连铸工艺，以减轻板坯中心偏析 ，

并进一步优化板坯加热制度及轧后控冷 T 艺。

参 考文 献

牛林霞．我 国船舶 用钢的需求分析．武钢技术，2006 ，44 (5) ：48 ～5()

徐 荣 昌．船 板钢 的发展 与 生产技 术 ． 莱钢 科技 ，2007 ，

(4) ：5 ～8

涛，孟繁茂 ，王祖滨，等．神奇的 Nb一铌在钢铁 中的应 用．北京：中信美国钢铁公 司，

1 9 9 6 ． 6 ～ 18

(上接 第 15 页) 倍 ，作业率 、产量及各项经济

指标获得提高 。

2．5

标 准化 操作

钊 对 二线 切分轧制要求 ，控制好 各架料型

尺寸 ，及时调整因轧槽磨损而造成的尺寸变化 ，

以保证 轧制 生产 的顺利进行 ；由于三线切分孔

型系统 的磨 损 ，我们在控制 轧槽 吨位 的 同时 ，

制定了轧槽磨损补偿原则 ：

(1)

中 轧 机 组 出 口钢 料 尺 寸 标 准 误 差

在 ±0．5 nlm。精 轧机 以切 分 架 次为 标杆。，在

保证 孔

高 度符 合标 准 ，两 侧 完全 充满 的前

提 卜， I二游 各架 轧机 的孔 犁 不 能 出现 完全 充

满 的 现 象 。

(2) 通过测量和观察轧件头中尾宽度 、2 号

台轧机电流历史曲线 、速度历 史曲线 、2 号活套

历史 曲线等来全面监控 张力 ，并及 时调 整 ，保

证轧件通条尺寸的均匀性 。

(3) 通过烧木印检验钢料两侧 充满程度以

确认导卫是否对正轧线并及时调整。

采用三切分轧制T 艺技术后 ，

14 mm 螺纹

钢筋的成品机架速度 由两切分 的 15．0 m／s 降到

13．5 m／s，轧制速度下降有利 于后 区 3 号 飞剪 、

裙板 、冷床设备的响应的稳定性。

通过x,~TL型系统 、关键孔型 、关键导卫 尺

寸和轧制通道进行优化 ，

14 mm螺纹钢筋三切

分平均班产 已超过 980 t ，比两切分班产 780 t 提

高了 25％，最 高班产超过 1 100 t，并且大小规

格的产量均衡 ，能耗显著下 降。