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A36结构用热轧钢板生产实践
唐愈,房轲,谢中坤,栾玉武
(济南钢铁集团总公司技术监督处,山东 济南 250101)
摘　要：通过分析A36结构用热轧钢板的技术要求,进行了产品的成分设计及生产工艺和主要操作规程的制订,使产品性能达到了ASTM A6-90a标准要求。
关键词：热轧钢板;成分设计;轧制;力学性能
中图分类号：ＴＧ335.5　　 文献标识码：Ｂ　　 文章编号：1004-4620(2001)01-0022-03
Practice of Hot Rolling A36 Structural Steel Plate
TANG Yu,FANG Ke,XIE Zhong-kun,LUAN Yu-wu
(The Technique Supervision Department of Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101,China)
Abstract：Through analyzing the technical requirements for hot rolling A36 structural steel plate,the chemical composition has been designed and the production technology and main operating rules have been worked out,thus the properties of this product have satisfied the requirements of the standard ASTM A6-90a.
Keywords：hot rolling steel plate;design of composition;rolling;mechanical properties
　　1998年以来,为了稳定国内钢铁市场,国家出台了限制钢铁产量,鼓励钢铁产品出口的政策。在这一政策的鼓励下,济南钢铁集团总公司(简称济钢)新开发了ASTM A6-90a(美国标准)A36结构用热轧钢板,作为济钢的主要出口产品之一。为了确保A36结构用热轧钢板具有良好的产品质量,根据现有的装备水平,济钢制订了一套完整的生产工艺。
1 主要技术条件
1.1 化学成分
　　根据ASTMA6-90a要求,A36钢种需要做熔炼成分和成品成分分析,并且成品成分和熔炼成分的偏差应在允许的范围之内。A36钢种熔炼成分及其与成品成分的允许偏差见表1。
　　由表1可以看出,标准ASTMA6-90a对该钢种的化学成分中［C］、［Si］、［Mn］(厚度不大于20mm)的含量下限不作具体要求。这看起来对成分要求比较宽松,实际上,为了满足力学性能的要求,各钢铁企业都根据本企业轧钢的实际工艺装备水平,对化学成分的范围严加控制,体现了国际上钢种开发以钢种性能和轧钢能力由后至前的钢种开发技术思路。另外,由表1还可以看出,该钢种的化学成分既有别于我国GB700-1988普碳钢Q235B的成分,也有别于GB/T1591-1994高强度低合金钢Q345B的成分。
表1 ASTMA6-90a A36钢种的成分及允许偏差%
钢种
执行标准
熔炼成分
C
Si
Mn
P         S
≤20mm     ＞20~40mm
不大于
A36
ASTM A6
≤0.25
≤0.40
0.8～1.20
0.04      0.05
Q235B
GB7001988
0.12～0.20
≤0.30
0.30～0.70
0.045
Q345B
GB/T1591-1994
≤0.20
≤0.55
1.00～1.60
0.040
Q295B
GB/T1591-1994
≤0.16
≤0.55
0.80～1.50
0.040
1.2 力学性能和工艺性能
　　根据ASTMA6-90a要求,A36钢种的力学性能和工艺性能见表2。
　　由表2可以看出,A36钢种要求低屈强比,符合结构用钢的一般规律,其屈服点和抗拉强度下限值比GB700-1988普碳钢Q235B的屈服点和抗拉强度下限值均高25MPa,抗拉强度的范围值和GB/T1591-1994高强度低合金钢Q295B的抗拉强度的范围值接近。
表2 A36钢种的力学性能和工艺性能
钢种
执行标准
σs/MPa
σb/MPa
δ/%
温度/℃
冲击功Ak/J 
冷弯
≤16mm
＞16~40mm
≤16mm
＞16~40 mm
A36
ASTM A6/A6M
≥250
400～550
标距为200mm时不小于20
用户要求时在合同中注明
Q235B
GB700-1988
≥235
≥225
375～500
≥26
≥25
≥20
≥27
d=2a
Q345B
GB/T1591-1988
≥345
≥325
470～630
≥21
≥20
≥34
d=2a
Q295B
GB/T1591-1988
≥295
≥275
390～570
≥23
≥20
≥34
d=2a
1.3 表面和板型质量
　　根据ASTM A6-90a要求:材料应无有害缺陷,并且应有良好的表面。生产厂可用修磨的方法对钢板进行清理,以清理钢板上下表面的不完善和凹陷,但修磨区应平滑,轮廓外形无陡变,并且修磨应满足:(1)对以每平方英寸重(或每平方米重)订货的钢板,修磨不应使钢板厚度的减少超过公称厚度的7%;(2)对以厚度(英寸或毫米)订货的钢板,修磨不应使钢板厚度的减少小于钢板的最小允许厚度。上下表面缺陷用凿铲进行清理的面积不应大于进行清理表面面积的2%。
　　板型方面,除要求剪切为正确的矩形外,平直度要求:宽度方向要求以整个板宽(板宽小于4000mm时)作为测量单位,长度方向要求以任意4000mm作为测量单位。钢板厚度负偏差全部为0.3mm,钢板厚度偏差带也较GB700-1988窄。
　　这些要求不仅增加了钢板轧制时厚度控制的难度,也增加了钢板在线检验的难度。
2 内控标准的制订
　　根据ASTM A6-90a标准,结合济钢装备水平和开发过程中的生产经验,对化学成分和力学性能均做了合理的调整。碳元素是决定钢的强度的主要元素,但是,碳含量提高,钢的硬度、强度提高的同时塑性和冲击韧性降低,一般碳含量控制在不大于0.20%;硅元素可以明显提高钢的抗拉强度和屈服点,但当硅元素含量过高时会使钢的冷脆转变温度提高,并使钢的时效敏感性提高,一般认为硅元素含量小于0.8%;锰是作为脱氧元素和合金元素加入钢中的,其含量在一定范围内增加钢的强度的同时几乎不降低钢的塑性和韧性〔1〕。对于这些因素,成分设计时都考虑在内,同时还根据对该钢种化学成分的分析,在进行成分设计时,按钢板的厚度把A36钢种分为两组,即: A36A、A36B,分别对成分范围做了严格调整,使A36A的成分满足GB700-1988中Q235的成分要求;A36B的成分满足GB/T1591-1994中Q295的成分要求。同时对力学性能的范围也进一步加严,并对冲击功作出了明确要求,使其满足Q235或Q295的要求,以便钢板在不满足出口板技术条件时改判为其它钢种国内销售,另外,对力学性能的范围也进一步加严,以确保钢板时效后性能仍然合格，详见表3、表4。化学成分和力学性能的设计值,以及其它技术要求均以内控标准的形式体现出来。
　　 表3 内控标准A36钢种的成分
钢的牌号
成品规格/mm
熔炼成分/%
C
Si
Mn
P
S
A36
A36A
≤20
0.14～0.20
0.10～0.35
0.40～0.70
≤0.04
≤0.05
A36B
＞20～40
0.80～1.20

表4 内控标准A36钢板力学性能
牌号
σs/MPa
σb/MPa
δ/% 
Ak/J
A36
≥250
400～550
≥20
≥34
3 生产工艺的制订
3.1 工艺流程
　　根据济钢现有设备,原料选择180mm×1050mm×Lmm(3#连铸板坯)和200mm×1250mm×Lmm(4#连铸板坯)两种连铸板坯(注:连铸板坯的定尺长度L根据钢板的几何尺寸而定)。
　　工艺总流程为:25t转炉冶炼→脱氧合金化→精炼→板坯连铸(180mm×1050mm×Lmm、200mm×1250mm ×Lmm)→板坯检验、精整→板坯加热→高压水除鳞→轧制→矫直→冷却→剪切→检验→标识(喷号、打印、刷色)→入库。
3.2 冶炼、连铸工艺
3.2.1 冶炼终点成分控制:碳含量控制在0.06%以上,磷含量不大于0.020%,硫含量不大于0.025%,取终点样一个,分析碳、磷、硫的含量。出钢时,使用挡渣球和挡渣帽出钢避免钢渣进入钢包。脱氧合金化使化学成分符合成分控制要求〔1〕,合金加入顺序:锰铁→硅铁→硅铝钡。
3.2.2 精炼每炉喂40~60m Si-Ba-Ca线,钢包底吹氩气大于5min,以保证夹杂物充分上浮。
3.2.3 连铸4#板坯连铸机拉速控制在0.7～0.9m/min,3#板坯连铸机拉速控制在0.85～1.0m/min,并保证中间包及结晶器液面稳定,确保板坯具有较好的质量〔2〕。
3.3 轧制工艺
　　根据钢板的厚度和宽度分别在2500×850/550mm+2500×780/1550mm轧机和3200×762/1400mm轧机上轧制。
　　厚度不大于20mm且宽度小于1900mm的钢板在2500×850/550mm+2500×780/1550mm轧机上轧制。板坯的加热时间一般为3.0~3.5h,出炉温度为1130~1180℃,开轧温度1120~1160℃。终轧温度控制:厚度不小于14mm的钢板终轧温度控制为900~950℃;厚度14~16mm的钢板终轧温度控制在不小于900℃;厚度大于16mm的钢板终轧温度控制不小于880℃压下规程如表5所示。三辊轧机为粗轧机,粗轧机总压下率为65%~75%,前4道为纵轧,5、6、7道为角轧,8～13道为横轧;四辊轧机为精轧机,精轧机总压下率要求在30％~35%以上,全横轧。为使变形在再结晶区完成,中间坯厚度为成品厚度的2倍以上,保证道次压下率在15%~20%,以获得较理想的晶粒度,最后一道要有1.0~1.5mm的压下量〔3〕。第1或第3道进行二次高压水除鳞,防止二次氧化铁皮压入钢板表面。
表5 用180mm×1050mm→16mm×1829mm压下规程
轧制道次
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2500×850/550mm三辊轧机轧件出口高度/mm
180 
175
167
157
145
132
118
104
90
77
66
57
50
45
2500×780/1550mm四辊轧机轧件出口高度/mm

35
29
24
20
17
16

　  厚度大于20mm或宽度大于1900mm的钢板在3200×762/1400mm轧机上轧制。板坯的加热时间一般为30~3.5h,出炉温度为1130~1180℃,开轧温度1120～1160℃。
　　厚度不大于20mm的钢板其终轧温度按上一套轧机的终轧温度制度控制；厚度大于20mm的钢板厚规格钢板终轧温度不高于880℃。在轧制第4道和第12道前进行两次高压水除鳞,确保无氧化铁皮压入钢板表面而形成麻点缺陷。
4 生产情况
　　A36结构用热轧钢板自1998年10月试生产成功后,1999年出口8.65万t,2000年1～8月份出口6.98万t,其熔炼成分和成品成分的偏差均在允许的范围之内,部分规格钢板的力学性能见表6。
表6 部分规格A36结构用热轧钢板的化学成分及力学性能
批号
化学成分%
δ/%      
规格    
C
Si
Mn
P
S
σs/MPa
σb/MPa
(L=200mm)
Ak/J
16105
10
0.19
0.23  
0.46
0.011
0.020    
305
445
25
56
16109 
12
0.17    
0.23
0.48
0.015
0.016
295   
440
26
48
16098
16
0.14    
0.20
0.50
0.015
0.048
305   
445
23
40
16104
19     
0.17
0.25
0.52
0.017
0.019
300   
430
22
36
　　由表6可以看出,成品成分和力学性能能够满足ASTM A6-90a要求。另外钢板的晶粒度一般在ASTM 8.5～10.5级,钢板的夹杂物级别一般为:A类0.5～2.0级,B类1.0～2.5级,C类1.0级以下,D类2.0～3.5级，也能够满足ASTM A6-90a要求。
　  据装备水平、工艺条件,充分优化化学成分,制订好切实可行的生产工艺和操作规程,A36结构用热轧钢板在济钢现有的生产条件下组织生产，能够确保产品的力学性能和工艺性能等质量指标满足美国标准ASTM A6-90a的要求。
　　
参考文献:
　　〔1〕陈家祥。钢铁冶金学〔M〕。北京：冶金工业出版社,1993。
　　〔2〕蔡开科,程士富。连续铸钢原理与工艺〔M〕。北京：冶金工业出版社,1994
　　〔3〕孙本荣,王有铭,陈瑛。中厚板生产〔M〕。北京：冶金工业出版社,1993。