CN114934234B

CN114934234B - 控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法

Info

Publication number: CN114934234B
Application number: CN202210695100.5A
Authority: CN
Inventors: 林晏民; 田静; 朱祥睿; 罗新中; 黄合生; 孙福猛; 李富强; 李祥龙; 张兆洋; 陈远生; 冯静豪
Original assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Current assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2042-06-20
Also published as: CN114934234A

Abstract

本发明的实施例提供了一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，涉及船板钢材料领域。旨在改善船板钢拉伸试样断口质量。控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法包括所述船板钢拉伸试样的偏析敏感系数Σ_敏感指数的范围为：Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)≤0.38％。微量元素在钢水冷却过程中容易发生偏聚，产生偏析现像，按其起作用大小，可用Σ_敏感指数来评价，Σ_敏感指数控制在≤0.38％，则降低了船板钢拉伸试样出现断口分层缺陷的概率，能够改善船板钢拉伸试样断口质量。

Description

控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法

技术领域

本发明涉及船板钢材料领域，具体而言，涉及一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法。

背景技术

船板钢是经炼钢与轧钢工艺生产出来的。船板钢都要进行拉伸试验的检测，不单力学性能要合格，往往各船级社验船师进厂进行船板见证试验过程中，因拉伸试样断口存在缺陷，例如分层，则整批船板不得验收。

经过研究发现，对众多船板钢拉伸试样断口缺陷观察，典型的缺陷情况为：断口偏析严重，中心有明显类似分层的裂纹；断口呈现局部点状白斑；断口缺陷附近有灰色区域；试样远离断口位置的厚度中间位置存在“断断续续”裂纹。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，其能够改善船板钢拉伸试样断口质量。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，用于控制船板钢拉伸试样断口不分层，所述控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法包括：

所述船板钢拉伸试样的偏析敏感系数Σ_敏感指数的范围为：

Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)≤0.38％。

另外，本发明的实施例提供的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，所述船板钢拉伸试样的磷元素P的含量范围为：P≤0.015％。

可选地，所述船板钢拉伸试样的带状级组级别M的范围为：M≤2。

可选地，所述船板钢拉伸试样的组分包括：

C：0.08-0.21％；Si：0.15-0.35％；Mn：0.05-1.55％；P：0.010-0.015％；S：0.003-0.035％。

可选地，所述船板钢拉伸试样的组分还包括：

Cu：0.01-0.10％；Cr：0.005-0.025％；Ni：0.005-0.025％；Als：0.015-0.025％；As：0.005-0.025％；Sn：0.006-0.040％；Sb：0.006-0.015％。

可选地，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括依次进行的转炉冶炼工序以及精炼工序，所述转炉冶炼工序出钢过程中，加入石灰、精炼渣、铝铁、铝渣球进行渣洗及渣面脱氧，精炼炉造渣时间控制为5-10min。

可选地，所述精炼工序中，6-8分钟内造好白渣，白渣保持时间为15-17分钟。

可选地，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括转炉冶炼工序，采用转炉冶炼工序；吹炼初期，氧枪枪位相比正常枪位降低100-200mm；吹炼中期，氧枪枪位比正常枪位提高200-300mm；吹炼末期，降低枪位，保证低磷钢炉渣碱度达3.0-3.5。

可选地，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括连铸工序，所述连铸工序包括，连铸浇钢温度为1450±10℃。

可选地，所述连铸工序后，轧制控冷后实施缓冷。

本发明实施例的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法的有益效果包括，例如：

控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括船板钢拉伸试样的偏析敏感系数Σ_敏感指数的范围为：Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)≤0.38％。

微量元素在钢水冷却过程中容易发生偏聚，产生偏析现像，按其起作用大小，可用Σ_敏感指数来评价，Σ_敏感指数控制在≤0.38％，则降低了船板钢拉伸试样出现断口分层缺陷的概率，能够改善船板钢拉伸试样断口质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法的框图；

图2为船板钢拉伸试样带状1级的状态图；

图3为船板钢拉伸试样带状1.5级的状态图；

图4为船板钢拉伸试样带状2级的状态图；

图5为船板钢拉伸试样带状3级的状态图；

图6为船板钢拉伸试样带状4级的状态图；

图7为船板钢拉伸试样带状5级的状态图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合图1至图7对本实施例提供的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法进行详细描述。

请参照图1，本发明的实施例提供了一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，用于控制船板钢拉伸试样断口不分层，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法包括：

船板钢拉伸试样的偏析敏感系数Σ_敏感指数的范围为：Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)≤0.38％。其中，该式中，P代表磷元素的重量，S代表硫元素的重量，Als代表酸溶铝的重量，As代表砷元素的重量，Sn代表锡元素的重量，Cu代表铜元素的重量，Sb代表锑元素的重量，Ni代表镍元素的重量，Cr代表铬元素的重量。

微量元素在钢水冷却过程中容易发生偏聚，产生偏析现像。P、S及微量元素含量都是容易发生偏析的元素，P是强烈偏析的元素，容易在晶界上活动，产生晶界偏聚，弱化了晶间结构，并容易产生带状组织；S在钢中与P习较接近，是较强的偏析的元素，但作用比P元素弱；其它微量元素属扩散较慢元素，也会产生偏析，作用更弱一点。根据作用大小，设计了偏析敏感系数Σ_敏感指数。

按Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)求出的Σ_敏感指数与船板钢拉伸试样断口出现分层缺陷是有明显相关性的。见下表1所示。

表1试样Σ_敏感指数与船板钢拉伸试样断口分层缺陷的规律

由表1可知，把Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)控制在≤0.38％，则出现船板钢拉伸试样断口分层缺陷的概率就很低了。能够改善船板钢拉伸试样断口质量。

其中，采用如下步骤，精炼坚持白渣出钢，提高钢水纯净度，减少微量元素含量。

本实施例中，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括依次进行的转炉冶炼工序以及精炼工序，转炉冶炼工序出钢过程中，加入石灰、精炼渣、铝铁、铝渣球进行渣洗及渣面脱氧，精炼炉造渣时间控制为5-10min。

具体的，步骤一，推广出钢渣洗工艺，转炉出钢过程加入石灰、精炼渣、铝铁、铝渣球进行渣洗及渣面脱氧，缩短精炼炉造渣时间5-10min，延长有效精炼时间，提高钢水纯净度。

本实施例中，精炼工序中，6-8分钟内造好白渣，白渣保持时间为15-17分钟。

具体的，步骤二，强化精炼炉造渣脱氧操作，通过勤看渣、勤脱氧，每次停电用捞渣棒粘渣，看脱氧情况，实现6-8分钟内要造好白渣，并保持稳定的白渣，保证白渣保持时间15-17分钟。

本实施例中，船板钢拉伸试样的带状级组级别M的范围为：M≤2。

对50炉船板钢有分层的试样进行分析，发现船板钢(成分要求见表2)的带状组织对产生拉伸试样断口分层缺陷有很强的关连性。带状分1级、1.5级、2级、3级、4级、5级，见附图图2-图7。带状与出现拉伸试样断口分层的规律见下表3。

表2船板钢成分(wt％)

其他元素要求(wt％)：Cr:0.005-0.025；Ni：0.005-0.025；Als：0.015-0.025；As：0.005-0.025；Sn：0.006-0.040；Sb：0.006-0.015。

表3 50炉船板钢拉伸试样断口有分层的试样带状情况

由表3可知，要控制船板钢拉伸试样断口不出现分层缺陷，则要控制带状组织不能超过2级，即带状级组级别≤2级，出现船板钢拉伸试样断口分层缺陷的概率就很低了。

需要说明的是：带状组织，出现在热轧低碳结构钢显微组织中，沿轧制方向平行排列、成层状分布、形同条带的铁素体晶粒与珠光体晶粒。这是由于钢材在热轧后的冷却过程中发生相变时铁素体优先在由枝晶偏析和非金属夹杂延伸而成的条带中形成，导致铁素体形成条带，铁素体条带之间为珠光体，两者相间成层分布。带状组织的存在使钢的组织不均匀，并影响钢材性能，形成各向异性，其纵向性能比横向性能好，拉伸试样是横向试样，心部带状严重时，心部就可能性能较差，拉断后就可能会发生心部有分层现像。结合试验研究，带状级组级别≤2级，船板钢拉伸试样断口出现分层概率就很低了。

其中，采用如下步骤，稳定及降低连铸浇钢温度，加强连铸设备管理，改善铸坯的内部质量水平，有效降低带状组织级别。

本实施例中，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括连铸工序，连铸工序包括，连铸浇钢温度为1450±10℃。具体的，步骤一，稳定系统温度，连铸浇钢温度为1450±10℃，尽可能减小过热度。

本实施例中，步骤二，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法包括加强结晶器倒锥度，连铸机各段开口度、弧度的日常测量，根据测量结果并结合板坯快速硫印检测结果指导连铸设备调整，尽量使连铸设备精度保持在较高水平。

本实施例中，步骤三，连铸工序后，轧制控冷后实施缓冷。

本实施例中，船板钢拉伸试样的磷元素P的含量范围为：P≤0.015％。

化学元素含量对船板钢拉伸试样断口出现分层缺陷有相关性。主要是P元素含量及微量元素含量。其中P元素含量与船板钢拉伸试样断口出现分层缺陷相关规律见表4。

表4 50炉船板钢拉伸试样断口有分层的试样P含量情况

由表4可知，把P元素含量控制在≤0.015％，则出现船板钢拉伸试样断口分层缺陷的概率就很低了。P元素是越低越好的，但考虑成本因素，控制P元素在≤0.015％为好。

需要说明的是，带状组织严重就可能会造成拉伸断口分层，成分偏析可能引起带状组织。在低碳钢中，由于偏析物的存在，加工变形后，偏析物呈流线分布，当钢从热加工温度冷却时，这些偏析物可作为先共析铁索体成核的核心，使先共析铁素体先在偏析物周围生成，最后剩余奥氏体转变成珠光体，使先共析铁素体和珠光体呈带状分布，形成带状组织。这种带状组织很难用热处理的方法加以消除，带状组织严重就会产生拉伸断口出现分层现像。

其中，采用如下步骤，合理优化转炉操作工艺，减少钢水P含量。

本实施例中，控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，包括转炉冶炼工序，采用转炉冶炼工序；吹炼初期，氧枪枪位相比正常枪位降低100-200mm；吹炼中期，氧枪枪位比正常枪位提高200-300mm；吹炼末期，降低枪位，保证低磷钢炉渣碱度达3.0-3.5。

具体的，步骤一，通过适当提高熔池温度和保持炉渣的过热度；合理控制炉渣氧化性和碳氧化速度；通过枪位底吹气量调整，改善和加强熔池搅拌等措施快速造渣。

步骤二，采用低温大渣量转炉冶炼工艺，在吹炼初期氧枪枪位降低100-200mm,快速氧化硅、锰元素，提高前期炉渣温度，促进石灰熔化，迅速提高炉渣碱度，提高前期去磷率；吹炼中期，氧枪枪位比正常枪位提高200-300mm，保持炉渣氧化性不得过低以避免炉渣返干；吹炼末期，降低枪位，促进熔池搅拌，要保证低磷钢炉渣碱度达3.0-3.5，同时要控制好终渣氧化性。

步骤三，使用滑板挡渣替代挡渣塞挡渣，提高转炉出钢挡成功率，减少钢水回P。

本实施例中，船板钢拉伸试样的硫元素S的含量范围为：S：0.003-0.006％。也能够使船板钢拉伸试样断口出现分层缺陷概率大大降低。

本实施例中，船板钢拉伸试样的组分包括：C：0.08-0.21％；Si：0.15-0.35％；Mn：0.05-1.55％；P：0.010-0.015％；S：0.003-0.035％。

本实施例中，船板钢拉伸试样的组分还包括：Cu：0.01-0.10％；Cr：0.005-0.025％；Ni：0.005-0.025％；Als：0.015-0.025％；As：0.005-0.025％；Sn：0.006-0.040％；Sb：0.006-0.015％。

按上述的方法，船板钢拉伸试样断口分层缺陷从原来的1.34％-2.84％下降到0.14％-0.34％，效果明显。

本实施例提供的一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法至少具有以下优点：

对船板钢中的微量元素，按Σ_敏感指数＝10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)求出的Σ_敏感指数要控制在≤0.38％，船板钢拉伸试样断口出现分层缺陷概率大大降低。

对船板钢中的P元素含量控制在0.006％-0.015％；船板钢拉伸试样断口出现分层缺陷概率大大降低。

要控制船板钢拉伸试样断口不出现分层缺陷，则要控制带状组织不能超过2级，即带状级组级别≤2级；出现船板钢拉伸试样断口分层缺陷的概率就很低了。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，用于控制船板钢拉伸试样断口不分层，其特征在于，所述控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法包括：

所述船板钢拉伸试样的偏析敏感系数Σ_敏感指数的范围为：

Σ_敏感指数=10P+2S+(Als+As+Sn+Cu+Sb+Ni+Cr)≤0.38%；

所述船板钢拉伸试样的带状级组级别M的范围为：M≤2；

所述船板钢拉伸试样的组分包括：C： 0.08-0.21％；Si：0.15-0.35％；Mn：0.05-1.55％；P：0.010-0.015％；S：0.003-0.035％；

2.根据权利要求1所述的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，其特征在于，包括依次进行的转炉冶炼工序以及精炼工序，所述转炉冶炼工序出钢过程中，加入石灰、精炼渣、铝铁、铝渣球进行渣洗及渣面脱氧，精炼炉造渣时间控制为5-10min。

3.根据权利要求2所述的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，其特征在于：

所述精炼工序中，6-8分钟内造好白渣，白渣保持时间为15-17分钟。

4.根据权利要求1所述的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，其特征在于，包括转炉冶炼工序，采用转炉冶炼工序；吹炼初期，氧枪枪位相比正常枪位降低100-200mm；吹炼中期，氧枪枪位比正常枪位提高200-300mm；吹炼末期，降低枪位，保证低磷钢炉渣碱度达3.0-3.5。

5.根据权利要求1所述的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，其特征在于，包括连铸工序，所述连铸工序包括，连铸浇钢温度为1450±10℃。

6.根据权利要求5所述的控制船板钢拉伸试样的断口不出现分层的方法，其特征在于：

所述连铸工序后，轧制控冷后实施缓冷。