高强度船板钢钙处理热力学计算分析-夹杂物变质研究和应用

通过钙处理过程中Fe-Al-Ca-O-S体系的热力学平衡计算,得出在1 873 K时各种平衡态下的[Al]-[O]、[Al]-[Ca]、[Al]-[S]平衡曲线图,并系统分析了各组元对夹杂物变质的影响。研究发现F-级高强度船板钢[Al]为0.02%~0.03%时,为保证夹杂物充分变质,钢中[O]控制在25×10^(-6)以下;钢液中生成12CaO·7Al_2O_3的[Ca]为15.24×10^(-6)~19.97×10^(-6),生成3CaO·Al_2O_3的[Ca]为70.87×10^(-6)~92.88×10^(-6);适当低的钢液温度有利于生成CaS,抑制MnS的聚集析出。120 t BOF-LF-VD-板坯连铸流程生产F-级高强度船板钢DNV F40(/%:0.092C,0.41Si,1.56Mn,0.015P,0.002S,0.032A1,0.035Nb,0.035Ni,0.010Ti,0.080V)的结果表明,当LF精炼渣组成/%:24.9Al_2O_3,55.6CaO,7.7MgO,8.0SiO_2,1.24TFe,加钙前钢中铝含量0.03%,氧含量0.0010%时,每炉钢水喂纯钙线150 m(0.21 kg/m),钢中夹杂物由加钙前Al_2O_3变质为球形钙铝酸盐夹杂物。

高强船板E36-Z35的研制开发

通过合理控制碳当量(≤0.42%),添加适量微合金元素Nb,采用低硫铁水、LF+RH双精炼工艺冶炼,连铸保护浇注,TMCP工艺轧制,正火处理,邯钢成功开发出E36-Z35高强船板。各项检测表明,船板具有较高的强度、良好的韧性、优良的抗层状撕裂能力和焊接性能,钢板NDT温度达-65℃,-40℃冲击功不低于34J,完全满足船级社规范要求。

24000TEU集装箱船特厚规格高强船板保心部低温冲击性能研究

为保证24000TEU集装箱船特厚规格高强船板保心部低温冲击性能,采用低碳+Ti+Nb+Ni的成分体系,即可保证强度,亦可保证较高要求的韧性。采用大变形量、低温控轧、DQ模式5 kg水冷,获得以针状铁素体(AF)/贝氏体(B)为主,并有少量的多边形铁素体的多相组织,心部冲击均值达到200 J以上。通过除鳞速度和道次的优化,解决特厚高强船板表面水纹花斑问题。成功研发保心部低温冲击性能的特厚规格高强船板,具有良好的强韧性能、焊接性能和表面质量。

大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸和冲击分析试验手段,对EH36船板钢不同热输入埋弧焊接头进行了力学性能测试,同时采用扫描电镜对冲击试样断口形貌进行分析.结果表明,所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在大焊接热输入条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;随着焊接热输入增加焊缝的冲击韧性降低,从焊缝和熔合区断口形貌来看,断裂类型为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂.随着远离熔合线距离的增加,冲击吸收功有增加的趋势,在距离熔合线4 mm处的冲击吸收功跟母材接近,说明该位置处韧性基本不受焊接热循环的影响.

国内外高强度船板钢的研发现状和发展

概述了近年来高强度船板钢的重点研发领域-低温韧性、优良耐腐蚀性、大线能量焊接性、疲劳性能等研究,介绍了最新高强度船板钢的研究和开发特点,生产典型高强度船板钢的关键技术。当前船板钢的开发趋势为通过低C、高Mn、复合微合金化、控轧控冷工艺和表面技术生产高强度、高韧性、耐腐蚀和制造工艺性能优良的船用钢板。

高强度船板钢裂纹产生原因探讨

以生产美国标准船板为例 ,从矿石原料、冶炼、轧制工艺以及钢中低熔点元素等方面分析高强度船板拉伸裂纹产生的原因 。

高强度船板表面裂纹产生原因分析

通过对比轧制试验和材料显微组织分析,发现高强度船板表面裂纹所处部位有明显的氧化原点、氧化脱碳和晶粒长大特征,且不同的加热和轧制工艺会影响裂纹的扩展。高强度船板表面裂纹不是加热、轧制时新产生的,而是原连铸坯缺陷经加热、轧制演变而成。

F500级超高强韧船板钢的低温韧性机理研究

利用金相、扫描、透射等手段研究了针状铁素体+粒状贝氏体复合组织的F500级船板钢的力学性能及低温韧性机理。结果表明,该钢板在-80℃的冲击功可达120 J以上,针状铁素体组织具有对裂纹扩展起到有效阻碍作用的大量被细小析出所钉扎的高密度位错的亚晶界,是F500超高强船板钢具有良好的低温韧性的机制所在。

大线能量焊接用FH500高强船板钢的研制与焊接试验

采用复合微合金化的成分设计,通过TMCP(热机械处理)工艺开发了适应大线能量焊接的FH500高强船板钢。运用埋弧焊和垂直气电立焊对FH500船板钢进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊接接头分别进行了拉伸、弯曲、冲击等力学试验,研究了不同热输入值对接头力学性能的影响;运用透射电镜对焊接热影响区组织析出物进行了分析。结果表明:FH500高强船板钢组织以针状铁素体为主,具有良好的强韧性匹配;两种焊接方式接头力学性均能满足船级社标准。焊接热影响区(HAZ)组织为针状铁素体和贝氏体组织,晶内含有大量纳米级析出物,能谱显示,其成分为钛铌的复合析出物。

D36船板异常断口原因分析

针对高强船板D36拉伸试验后出现断口异常分离现象,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子探针(EPMA)对出现分离断口的试验钢板和拉伸断口进行了组织、成分的检测和分析,认为拉伸试样中心出现异常分离断口的现象与钢板的中心偏析、粗大的珠光体带(低温产物带)、硫化锰夹杂有关。

高强船板花斑缺陷的形成机理及影响因素研究

通过SEM和热轧实验研究了高强船板花斑缺陷的形成机理及影响因素。结果表明:花斑由抛丸后残留的氧化铁皮构成。氧化铁皮与基体接触的界面凸凹不平、氧化铁皮厚度不均匀是形成花斑的主要原因。降低钢中Si和Mn的含量可减少加热过程中硅橄榄石和锰橄榄石的形成,增加钢板的可除鳞性,减少钢板表面氧化铁皮残留。提高轧制温度和终冷温度可有效减小氧化铁皮与基体界面接触长度。采用ACC(层流冷却)冷却方式,抛丸效果较好。

采用TMCP工艺生产40kg级高强度船用钢板的研究

介绍了采用TM CP工艺生产A 40、D 40、E 40系列高强度船体用结构钢的成分设计和工艺设计的情况。该钢种化学成分符合GB 712及DNV、LR等九国船级社标准的要求。采用TM CP工艺,靠晶粒细化和析出强化保证了钢材的强韧性。工业试制所生产的钢板采用连铸板坯,最大钢板厚度可达80mm,各项力学性能完全符合要求。

590MPa高强度船用钢板调质工艺的优化

为提高590 MPa船用钢板的综合力学性能,对40 mm厚船用HQ60T钢板进行了调质工艺的研究.采用不同的正火工艺获得了不同的组织结构,进行了不同淬火和回火温度的热处理试验,对不同试样进行了金相分析和力学性能的试验,详细观察了各种热处理状态下试验钢的微观组织,讨论了组织演变规律及其对性能的影响.试验表明:相同调质处理条件下,随着正火温度的提高,钢板强度下降,韧性提高;在580℃回火的条件下,韧性指标随淬火温度的升高,先升高后降低,在920℃时出现峰值;回火温度高于580℃,钢板韧性下降,强度下降加快.研究表明,在920℃时水淬,然后580℃回火时钢板综合力学性能最好.

鞍钢含铌汽车板和高强船板钢的开发

介绍了鞍钢含铌汽车板和高强船板钢品种系列及其生产工艺、产品实物质量和应用情况。

厚规格船板钢DH36的生产实践

厚规格高强度船板钢的生产实践表明,采取适宜的成分与控制轧制和控制冷却工艺设计,可确保高强度船板钢具有良好的综合力学性能;同时,分析了影响高强度船板钢组织、性能的因素,发现适当提高终冷设定温度不会影响细晶强化,且可改善表层过冷组织。

回火温度对EH40级高强度船板钢组织与力学性能的影响

应用光学显微镜、扫描电镜和力学性能检测设备研究了回火温度对68mm厚EH40级高强度船板钢组织和力学性能的影响。结果表明:在500～670℃的温度范围内回火后,该钢板的组织形态基本不发生变化,但随着回火温度的上升,钢板内部碳化物弥散析出、均匀分布,钢板的强度降低,韧性提高;600℃×3.5h回火后钢板具有最优的强韧性能匹配。

微合金高强度船板钢轧制工艺研究

在实验室分析了不同成分、不同控制轧制工艺生产的微合金高强度船板钢的晶粒大小,析出相的形貌、分布和组成,为制订该钢种的生产工艺提供了主要依据。

EH36船板钢埋弧焊接头的组织和力学性能

采用埋弧焊工艺对EH36船板钢进行多道次、大热输入条件下的焊接试验,研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:在大热输入条件下,焊缝组织由晶界铁素体、块状铁素体和少量针状铁素体组成,不存在侧板条铁素体,这对焊缝的力学性能有利;粗晶热影响区是受焊接热输入影响最严重的区域,冲击韧性最差的区域为焊缝;焊接接头的最高硬度出现在粗晶区靠近熔合线处,为222HV,最低硬度出现在细晶区,为181HV,未出现焊接软化区。

高强船板拉伸试验断口分层的原因分析

高强船板拉伸试验后出现断口分层现象。利用低倍检测、扫描电镜能谱仪和金相显微镜,对断口以及平行于拉伸方向、垂直于钢板表面的剖面进行了观察、检测和分析,指出分层现象与板厚中心偏析处的硫化物夹杂、带状组织、未轧合孔洞有关。

高强度船板抗应变时效敏感性研究

采用夏比冲击法测定了热轧、热轧+正火及TMCP 3种工艺下EH36高强度船板的应变时效敏感性,通过金相显微镜、透射电镜等观察了显微组织、精细结构和二相粒子析出形貌。结果表明,TMCP工艺下所获得的细化的F+P显微组织和大量细小弥散析出的二相粒子,减少了碳、氮间隙原子固溶,并阻碍了它们的扩散,使高强船板具有优良的低温韧性和抗应变时效敏感性。