1 前言

 

重鋼為打造中國船舶用鋼精品基地，在十二五計劃開局之年，將船用產(chǎn)品開發(fā)的重心移向厚規(guī)格、超高強度船用鋼板，填補重鋼在超高強度船用鋼方面的空白。

 

從上世紀50年代開始，船舶制造業(yè)向大型化、高速化、自動化方向發(fā)展。船舶的大型化、高速化和海洋油氣田的開發(fā)，為高強度船板鋼的應用提供了廣闊的前景。同時，為了保證船舶的安全航行和使用可靠性，從強度、韌性、疲勞性能、焊接性和耐腐蝕性能方面，也對船板鋼提出了更高的要求。因此，世界各大鋼鐵企業(yè)在不斷地進行滿足不同性能要求的船板鋼的研發(fā)。國內外其他鋼廠早已開始研制各級別高強度、超高強度、特厚規(guī)格的船鋼及海洋平臺用鋼。雖然重鋼在特厚規(guī)格、高強度船鋼領域起步較晚，但發(fā)展進步較快。自中厚板廠4100mm寬厚板產(chǎn)線于2009年投產(chǎn)以來，已經(jīng)先后獲得九國船級社普通級別船鋼、高強度級別船鋼（32、36級別）的生產(chǎn)資質，最大規(guī)格達80mm。

 

E47（E460）作為目前船用鋼板中的高級別產(chǎn)品，主要用于制造萬標箱級及其以上遠洋船舶殼體及大型海洋平臺。船殼鋼材用量占全船重量的60%左右，其工作環(huán)境惡劣，不僅受海水的化學腐蝕、電化學腐蝕和海洋生物、微生物的腐蝕，還要承受風浪沖擊和交變負荷作用，再加上船舶加工成型復雜等原因，這就要求船體結構用鋼要有純凈度高、強度高、塑韌性好、焊接性能優(yōu)異和耐腐蝕性佳等幾大特點。

 

為了滿足E47對綜合機械性能的高要求，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，重鋼以Q550D鋼板為基礎，運用微合金化機理，結合控軋控冷工藝進行產(chǎn)品研發(fā)試制。       

 

重鋼于2011年正式進行該產(chǎn)品的研發(fā)試制工作，經(jīng)過多輪煉鋼和軋鋼試驗，研發(fā)組已從機理上基本掌握了高強度低碳貝氏體鋼成分、工藝、組織、性能相互間的關系，為進一步批量生產(chǎn)打下基礎。

 

2 開展成分設計 確定工藝路線

 

研發(fā)組以挪威船級社規(guī)范（2011年1月和5月版）作參考，對E47的化學成分、交貨狀態(tài)以及力學性能進行了規(guī)定，確定了E47船板具體生產(chǎn)工藝流程：鐵水脫硫→轉爐冶煉→LF精煉→RH處理→連鑄機連鑄→鑄坯堆碼冷卻→鑄坯精整→鋼坯加熱→控軋→ACC冷卻→矯直→探傷→火切→檢驗。

 

3 組織試制試驗

 

根據(jù)E47試生產(chǎn)成分控制要求，冶煉3爐鑄坯，初次試驗軋制4塊E47鋼板，厚度規(guī)格為70mm。

 

通過對3爐鋼煉鋼生產(chǎn)過程進行跟蹤，煉鋼工序（冶煉、精煉及連鑄）控制穩(wěn)定，鋼中氣體含量控制較好，化學成分均符合標準要求，無成分出格情況，鑄坯表面質量較好，無缺陷報廢情況。

 

軋鋼通過明確開/終軋溫度、壓下道次、壓下量、冷卻速度等工藝參數(shù)并全程跟蹤，軋制4塊鋼板，整體板形較好。對初次試生產(chǎn)的4塊鋼板進行了全斷面、1/4厚度和1/2厚度拉伸試驗，1/4和1/2橫向沖擊試驗，時效沖擊試驗和焊接試驗等，綜合評價初次試生產(chǎn)的4塊鋼板初試性能合格率達到75%。

 

重鋼研發(fā)組前后經(jīng)過5輪的試制試驗和成分工藝優(yōu)化，E47鋼板的成分、煉鋼、軋鋼工藝控制達到預期要求。經(jīng)檢驗試驗，鋼板表面及外形質量、力學性能基本滿足船規(guī)要求。

 

4 創(chuàng)新成果

 

重鋼研發(fā)組通過采用合理的微合金成分設計及TMCP工藝技術路線，結合4100mm厚板軋機的特點，開發(fā)出最大厚度為70mm的A（H）40-E（H）40、A（H）420-E（H）420、A（H）460-E（H）460、D47、E47產(chǎn)品，以及滿足抗層狀撕裂的Z向性能要求的TMCP船體和海洋平臺用鋼系列產(chǎn)品。此外還進行了厚度方向性能檢驗、探傷檢驗、CTOD 檢驗、DWTT檢驗和化學分析檢驗等試驗，檢驗指標均符合各船級社要求，并在2011年順利通過了CCS、DNV、GL三國船級社的認證。

 

重鋼取得了以下主要創(chuàng)新成果：

 

一是多元復合微合金化成分設計技術。采用低碳成分設計思路，充分利用微量碳氮化物形成元素Nb、V、Ti，以及少量Cr、Ni、Mo、Cu等合金元素的復合作用，合理設計成分配比，以達到強度、韌性、焊接性等綜合機械性能的合理匹配。

 

二是煉鋼“窄成分”控制技術。采用先進的LF+基于機械真空泵RH的精煉技術，達到精確控制鑄坯化學成分，減少鑄坯偏析和微裂紋的目的，為軋鋼工序提供優(yōu)質鑄坯。

 

三是實現(xiàn)TMCP控制技術在E40、E47生產(chǎn)中的全面使用。結合物理冶金理論研究成果，利用實驗室手段，測定其臨界轉變溫度，包括奧氏體再結晶溫度、奧氏體鐵素體轉變溫度、貝氏體轉變溫度Bs點等，指導制定了科學合理的TMCP兩階段控軋工藝和ACC冷卻工藝，充分發(fā)揮4100mm軋機和ACC設備冷卻能力，精準控制組織類別和配比，得到理想的機械性能。

 

四是低壓縮比生產(chǎn)特厚規(guī)格鋼板技術。摸索重鋼300mm斷面鑄坯軋制70mm特厚超高強度E47工藝，合理分配粗軋精軋兩階段道次變形量和累計變形量，結合合理變形溫度、冷卻溫度和冷卻速度，成功開發(fā)出70mm超高強度船板E47。

 

5 形成批量生產(chǎn)能力

 

重鋼已形成A（H）420-E（H）420、A（H）460-E（H）460、D47、E47，抗層狀撕裂的Z向性能要求的TMCP船體和海洋平臺用鋼穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品綜合質量穩(wěn)定，累計生產(chǎn)銷售超高強度船板E47一萬余噸，均已交付用戶使用。產(chǎn)品焊接性能好，可免除船舶建造和海洋工程建設的預熱工序，降低焊接成本，提高焊接生產(chǎn)效率，具有很高的社會效益，已在江蘇揚船物資有限公司、江蘇新?lián)P子造船有限公司和國內其它船廠得到廣泛應用，獲得了用戶的認可。產(chǎn)品達到了國際先進水平，擴大了重鋼在船板生產(chǎn)的優(yōu)勢地位，并且部分核心產(chǎn)品打破了國外壟斷，成功地向世界最大的萬標箱船供應了該類型船板。

 

重鋼E47產(chǎn)品填補了國內批量生產(chǎn)該級別超高強度特厚船板的市場空白，并使重鋼形成了船用鋼板品種系列化。重鋼研發(fā)組將針對現(xiàn)有成分設計、設備情況、軋制工藝方面存在問題及對應解決措施進行總結分析，以進一步提高E47質量水平。