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从特厚板的运用及生产特点来看,生产成本高、生产周期长,使用环境苛刻,同时对国家高端制造业的发展和大型工程项目的建设均会产生极大影响,因此,特厚板的研发对国家整体发展有着深远的意义,本文集从生产实践方面分别介绍了不同钢种中的研发实践经验及所遇到的问题。

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特厚板 研发 热处理
唐郑磊
河南龙成集团 南阳汉冶特...
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特厚板的发展与展望

特厚板的发展与展望

当今世界,日本和德国等厚板生产大国已无可争议地引领着当今世界厚板轧机装备和技术研究的潮流,在世界特厚板的供应上占据重要地位。这是由于日本和德国等国的特厚板轧机建设较早,本国原有的技术力量雄厚,经过几十年的研究,积累大量的生产技术诀窍,在特厚板的研发处于世界领先地位。美国仅有两台早期建设的5000mm级的特厚板轧机在生产,却能满足建造大型军舰、潜水艇,及航天航空和核工业等需求,这和他们强大的研发能力以及丰富的生产技术诀窍分不开。俄罗斯继承了前苏联的钢铁工业工业体系和丰富的技术力量,在特厚板的生产中也占据重要地位,近年来又新建了两套特厚板轧机。目前,厚板生产大国都已完成了轧机装备和技术的调整工作,已进入了相对稳定期和巩固期,生产量也有所减少,进入21世纪以来未见有更新更突出的技术成果应用方面的报道。

直到本世纪初,我国特厚钢板的生产还只能在上世纪70年代末由我国自主设计的舞钢4200mm厚板轧机上进行,此套轧机为我国经济建设特别是国防建设作出了卓越贡献,被称为中国钢铁工业功勋轧机。舞钢在近三十年的研发生产过程中,积累丰富的研发经验和生产诀窍,在国内特厚板开发方面处于绝对领先地位。舞钢近年来为“鸟巢”、央视大厦、三峡等重大工程生产了符合要求的特厚板,为我国国民经济做出杰出贡献。除舞钢以外,宝钢、鞍钢、汉冶等钢厂也在特厚板开发方面也积累不少经验,技术水平处于国内前列。

舞钢的轧机由于建设年代早,存在着主电机功率24600kW、最大轧制力42MN均偏小等缺点,使得提供特厚板产品的品种和规格方面存在诸多限制。我国经过近几年的中厚板轧机的建设,特厚板轧机整体装备水平已经处于世界先进地位。但是与锻造工艺不同,加上压缩比受限,轧板的质量会极大的遗传原始坯料的内部质量,因此即使国内特厚板轧机装备水平已处于世界领先地位,但是国内各企业所生产的特厚板质量仍然与国际先进水平存在较大的差距。

特厚板的需求主要依赖我国高端制造业的发展。特厚板是初级工业产品,主要应用高端制造业领域,它的使用受下游产业所决定。目前,我国钢铁产业的产品主要以建筑用钢为主,特殊钢、品种钢需求量远低于发达国家,这与我国处于制造业低端的现实密不可分。低端制造业用钢,普通钢即可满足需求,对特厚板和品种钢的需求很有限。我国目前处于制造业的低端,工程设计和研发能力薄弱,国内大型工程和设备(如大型核电站,大型船舶,高层建筑等工程)的设计大多都有国外专家来完成,这些设计单位为了保证安全性,一般都会选用国外标准。这意味着使用钢材的主导权在国外,我国在特厚板、特种钢的使用方面没有太多的发言权。另一方面,我国自己虽然制定各种标准,但在国际上认可度较低,大型工程和设备的设计大多都还是参照国外标准。国外发达国家通过各种标准、规则对我国钢铁企业进行限制,我国要想进入世界生产体系,必须花费大量时间和金钱通过国外各种标准体系的认证,这从另一个方面阻止我国特厚板、特钢企业的发展。总之,没有高端制造业的发展,没有我国自主工程设计和创造能力的提高,特厚板和品种钢的发展也就成为无源之水,不会得到快速发展。

结合上述特厚板的运用及生产特点来看,生产成本高、生产周期长,使用环境苛刻,同时对国家高端制造业的发展和大型工程项目的建设均会极大影响,因此,特厚板的质量问题显得尤为重要。

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第1章 特厚板研发实践经验
1.低成本90mm Q345E特厚板的生产
张强;唐郑磊
为了降低强韧性特厚板的生产成本,在某公司通过试验,以碳、锰成分为基本成分,采用300mm断面钢坯,通过执行较为严格的TMCP工艺,使奥氏体再结晶区的轧制温度控制在1 100~1 050℃,未再结晶区轧制温度在770~800℃,并严格控制轧制速度和道次压下量,同时利用ACC层流冷却避开部分再结晶区,并通过5.6℃...   详情>>
来源:《中国冶金》 2015年第12期 作者:张强;唐郑磊
2.高压汽包用13MnNiMoR厚板的试制
杨阳;唐郑磊
通过化学成分设计及采用合理的轧制、热处理工艺,利用细晶强化、固溶强化、析出强化等手段,南阳汉冶特钢有限公司开发了150mm厚13Mn Ni Mo R容器板。性能检测结果表明:钢板组织为回火贝氏体+少量铁素体,钢板性能满足标准要求且富裕量较大。   详情>>
来源:《轧钢》 2014年第06期 作者:杨阳;唐郑磊
3.380mm特厚低合金高强度结构钢的研发
袁恒;唐郑磊
阐述了南阳汉冶特钢通过合理的成分设计、模铸浇注、钢锭加热、3800轧机轧制及热处理,成功地在转炉-炉外精炼-模铸浇注-加热轧制-正火热处理生产线开发出了380 mm保性能、保探伤Q460C低合金高强度结构特厚钢板。   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2011年第06期 作者:袁恒;唐郑磊
4.特厚低温压力容器用09MnNiDR钢板的研制
袁永旗;唐郑磊
为提高市场竞争力,南阳汉冶特钢有限公司成功研制出80~120mm特厚低温压力容器用09MnNiDR钢板,本文介绍了其化学成分设计及严格的生产过程工艺控制。试制的09MnNiDR钢板钢质纯净、内部夹杂物含量低、组织晶粒细小,具有良好的低温冲击韧性和强度匹配。   详情>>
来源:《轧钢》 2016年第03期 作者:袁永旗;唐郑磊
5.Q690EZ35特厚高强钢板的研究与开发
高照海;唐郑磊
通过对Q690EZ35钢化学成分、冶炼、轧制、热处理工艺进行优化设计,充分发挥了组织强化、细晶强化、固溶强化、析出强化的作用,得到了性能优异的200mm厚Q690EZ35高强度钢板,其组织为保持马氏体位向的索氏体。同时,探讨了淬火温度对钢板性能的影响,得到Q690EZ35钢板的合理淬火温度为930℃,回火温...   详情>>
来源:《轧钢》 2016年第02期 作者:高照海;唐郑磊
6.80~100mm厚正火低温压力容器钢16MnDR的开发
高照海;唐郑磊
通过对成分、冶炼和轧制工艺进行设计,开发出80~100mm厚-40℃冲击功的低温压力容器钢板16MnDR。该钢板经过模拟焊后热处理后,具有良好的强度和低温韧性。要满足-40℃冲击功,620℃、12h模拟焊后热处理的要求,对于厚度小于等于80 mm的16MnDR钢板,可以采用w(C)0.13%~0.16%,终轧温度770~790℃的生...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2015年第02期 作者:高照海;唐郑磊
7.特厚临氢设备用钢12Cr2Mo1R(SA387Gr.22Cl.2)的试制
高照海;唐郑磊
介绍了特厚临氢设备用12Cr2Mo1R(HIC)钢板的生产工艺和技术指标,详细研究了钢板热处理工艺与组织对模拟焊后热处理和回火脆化倾向等性能的关系。以118mm厚钢板为例,给出了化学成分及力学性能结果,结果表明该特厚临氢设备用12Cr2Mo1R钢板成分均匀、杂质元素含量低、综合力学性能优良、回火脆化...   详情>>
来源:《钢铁研究学报》 2014年第02期 作者:高照海;唐郑磊
8.以轧代锻Q345B模铸厚板的试制
李红洋;唐郑磊
介绍了采用模铸锭轧制符合锻件探伤标准的245mm厚的Q345B钢板的试制过程,通过合理地设计化学成分,采用合理的洁净钢冶炼工艺、先进的水冷锭模浇注工艺及轧制高温大压下、轧后堆垛缓冷、正火等一系列工艺,使生产出来的钢板内部质量良好,不仅符合一般轧板探伤标准Ⅰ级探伤要求,而且达到锻件探伤...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2013年第03期 作者:李红洋;唐郑磊
9.高层建筑用Q460GJD-Z35厚钢板研发实践
杨东;李忠波
阐述了60~80mm厚高层建筑用Q460GJD-Z35钢板在南阳汉冶特钢采用100t转炉—LF+VD精炼—浇注—3 800mm轧机TMCP轧制的工艺研制开发过程,通过合理的化学成分设计、严格的冶炼、浇铸、合理的钢坯加热、TMCP轧制工艺控制,最终确保了TMCP交货状态的60~80mm厚Q460GJD-Z35钢板成功研制。采用微合金化的...   详情>>
来源:《中国冶金》 2015年第10期 作者:杨东;李忠波
10.采用大钢锭生产特厚桥梁钢板Q345qDZ35的实践
张涛;李红阳
南阳汉冶特钢公司通过采用KR脱S、LF精炼、VD真空处理、模铸保护浇铸等手段确保钢水纯净度以及通过采用"高温、低速、大压下"轧制、轧后控冷、热处理等手段确保钢板内部组织细密、均匀,成功研发出厚度达130mm的Q345qDZ35特厚桥梁板。性能检测结果表明,屈服强度、抗拉强度平均富裕量达30MPa以上...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2012年第01期 作者:张涛;李红阳
11.Q420qD厚钢板的工艺研制
张强;许少普
利用Q420qD在3800宽厚板轧机上进行厚70mm钢板的TMCP工艺试验。结果表明,采用出炉温度在1050~1150℃,加热时间不超过4h,精轧开轧温度为810~850℃,终轧温度为760~790℃,轧后采用层流冷却,终冷温度为610~630℃,未再结晶区总压下率大于40%的工艺生产Q420qD高强度厚板,其屈服强度达到420MPa以上,伸...   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2014年第06期 作者:张强;许少普
12.Q345E-Z35特厚板的研发
张强;许少普
采用横截面为350mm×2 320mm的钢坯轧制横截面为100mm×2 360mm的Q345E-Z35。在粗轧阶段以高于动态再结晶临界变形量和形状系数l/h≥0.53的条件下,经过不同的终轧温度和返红温度试验,最终确定精轧阶段终轧温度控制在780℃左右,返红温度控制在610℃左右,生产出的钢板具有优异的力学性能和层状撕...   详情>>
来源:《钢铁研究学报》 2015年第11期 作者:张强;许少普
13.160mm特厚低温压力容器钢16MnDR的工艺与组织性能研究
庞百鸣;许少普
叙述了南阳汉冶特钢160mm特厚低温压力容器钢16MnDR的研制开发过程。经过成分设计,轧制优化、热处理工艺设计,运用晶粒细化、析出强化等手段,采用模铸方法成功地开发了特厚低温压力器用16MnDR钢板,产品力学性能满足国家标准GB3531-2008要求,且存在一定的富余量,实现了钢板很好的强韧性匹配,低...   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2013年第02期 作者:庞百鸣;许少普
14.HG785D塔式起重机用高强特厚焊接钢板的研发
唐郑磊;高照海
介绍了南阳汉冶特钢有限公司利用自主研发的水冷模,通过成分设计、轧制工艺和热处理工艺设计,采用100t转炉—模铸—3800mm轧机—热处理的工艺,成功试制出240mm厚塔式起重机用高强度特厚焊接HG785D钢板,该钢板屈服强度达678~686MPa,抗拉强度达768~772MPa,伸长率达17%~20%,-20℃纵向冲击功达189...   详情>>
来源:《轧钢》 2013年第05期 作者:唐郑磊;高照海
15.高层建筑用Q460GJE-Z35大厚度钢板的研制
唐郑磊;张涛
在生产试验的条件下,通过成分设计和轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,对80、110、120mm厚的Q460GJE-Z35高强度钢板的研发工艺及过程进行了试验研究。结果表明:通过铌、钒、钛、镍复合微合金化和控轧控冷、正火快冷(NAC)热处理相结合生产的模铸Q460GJE-Z35钢板晶...   详情>>
来源:《钢铁》 2012年第01期 作者:唐郑磊;张涛
16.压力容器用特厚18MnMoNbR钢种的研制
唐郑磊;朱承杰
通过采用成分设计、轧制、热处理工艺设计,以及100 t转炉-模铸-3800 mm轧机-热处理的工艺试制,确保了具有强度和韧性的良好匹配和良好内部质量的南钢压力容器用100 mm特厚18MnMoNbR钢板的成功研制,并实现了批量化生产。   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2012年第01期 作者:唐郑磊;朱承杰
17.110mm厚高强度结构钢Q690D-Z35的研发
唐郑磊;许少普
在生产条件下,通过成分设计和轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,得到金相组织为保持马氏体位向的索氏体组织,生产出性能优异的Q690D-Z35高强度钢板。   详情>>
来源:《钢铁研究》 2012年第02期 作者:唐郑磊;许少普
18.特厚桥梁钢板Q370qE-Z35的开发
唐郑磊;许少普
南阳汉冶特钢有限公司将自主研发的水冷模用于特厚桥梁钢的开发试验,通过成分设计、轧制、热处理工艺设计,采用100t转炉—模铸—3 800mm轧机—热处理的工艺研制开发过程,获得了细小、均匀的内部组织,钢板的各项性能指标均符合国家标准要求,成功研制出150mm厚的Q370qE-Z35特厚、大单重桥梁板。   详情>>
来源:《钢铁》 2012年第05期 作者:唐郑磊;许少普
19.400mm特厚低合金结构钢Q345E的研发
唐郑磊;杨东
通过合理的钢种成分设计,模铸、钢锭加热和3 800mm轧机轧制及热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,研发了厚度400mm的特厚板Q345E。钢板的屈服强度控制在305~350MPa,平均为335MPa;抗拉强度控制在470~555MPa,平均达到530MPa;伸长率控制在23%~28%,平均达到26%;-40℃纵向冲...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2012年第03期 作者:唐郑磊;杨东
20.Q550D低碳高强度钢板的开发研究
唐郑磊;张红伟
在生产试验的条件下,通过成分设计和TMCP-RPC-T工艺设计,采用晶粒细化、沉淀强化、位错强化和贝氏体组织强化等手段,辅以回火处理能得到性能优异的Q550D低碳高强度钢板,其金相组织为粒状贝氏体和细小板条状贝氏体的混合组织。同时分析了回火工艺对钢板组织结构和力学性能的影响及生产中拉伸试...   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2011年第04期 作者:唐郑磊;张红伟
21.大厚度高层建筑用钢Q460GJC-Z35的研制
唐郑磊;张涛
通过成分设计、轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,对80、110mm的Q460GJC-Z35高强度钢板的研发工艺及过程进行试验设计。结果表明:通过Nb、V、Ti、Ni复合微合金化和控轧控冷、正火快冷(NAC)热处理相结合生产的模铸Q460GJE-Z35钢板具有晶粒细小、组织均匀,钢板屈服...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2011年第05期 作者:唐郑磊;张涛
22.低应变时效敏感性焊管用特厚板S355NL-Z35的开发研究
唐郑磊;许少普
针对88.5mm厚度S355NL-Z35厚壁焊管用特厚板,研究了其复合微合金化、控轧控冷和正火热处理相结合的生产工艺,实施了工业试制。试制钢板屈服强度达到350~390MPa,抗拉强度达到490~525MPa,伸长率达到26%以上,-40℃常规及应变时效冲击功达到141J以上,Z向断面收缩率大于35%,探伤达到1级要求,实现...   详情>>
来源:《中国冶金》 2011年第12期 作者:唐郑磊;许少普
23.海洋平台用特厚A514 GrQ钢种的研制
高照海 ;唐郑磊
A514 GrQ是ASTM标准下经淬火与回火的高强度可焊接钢板,主要用于要求高抗拉、高屈服的场所,如各类石油井架、起重吊车、高温风机、大型电铲、自卸车及钻机、煤矿液压支架、钢结构等。海洋平台(包括采油平台和钻井平台)由于要经受海浪、海啸、低温等自然力的侵   详情>>
来源:《世界金属导报》 2011-10-18 作者:高照海 ;唐郑磊
第2章 特厚板热处理发展及热处理工艺研究
1.S500Q水电用钢的静态连续冷却转变
于乔木;王福明
利用DIL805L热膨胀仪测定了S500Q水电用钢在不同冷速下连续冷却转变的热膨胀曲线,结合组织观察和显微硬度测定,获得了该钢种的静态连续冷却转变曲线。结果表明,冷速在0.5℃/s以下,组织为铁素体、珠光体和粒状贝氏体,冷速在0.5~5℃/s之间,组织为粒状贝氏体和板条贝氏体,冷速在20℃/s以上,组织完...   详情>>
来源:《金属热处理》 2015年第06期 作者:于乔木;王福明
2.12Cr2Mo1R特厚板正火过程中贝氏体组织控制
孟庆勇;王福明
采用静态CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线结合温度场有限元数值计算的方法,对12Cr2Mo1R特厚板正火加速冷却后贝氏体组织形成进行控制。由静态CCT曲线和显微组织确定形成贝氏体组织最小冷却速率(临界冷却速度),冷却速度大于临界冷却速率时,获得贝氏体组织。由于特厚板心部是获得贝...   详情>>
来源:《材料热处理学报》 2014年第05期 作者:孟庆勇;王福明
3.国内中厚板热处理需求分析与发展展望
唐郑磊;许少普
中国经济高速发展推动中厚板产销量大幅增长,介绍了中国中厚板的生产、市场现状与发展,详细阐述了国内中厚板市场现状及国内热处理生产线建设情况及中厚板品种随国家发展趋势及政策改变的需求分析,特别针对中国近几年船舶及海洋工程用钢板、机械用高强钢板高强钢、锅炉与压力容器钢板、原油储...   详情>>
来源:《中国冶金》 2015年第03期 作者:唐郑磊;许少普
4.特厚临氢设备用SA387Gr.22Cl.2钢板的组织控制
唐郑磊;陆岳璋
对特厚临氢设备用SA387Gr.22Cl.2钢板的CCT曲线进行测定,模拟计算不同厚度下SA387Gr.22Cl.2钢板厚度1/2处的冷却速度,确定形成贝氏体组织最小冷却速率(临界冷却速度)。结果表明,形成贝氏体组织最小冷却速率为1℃/s及正火空冷临界厚度为50 mm,板厚超过200 mm时临界冷却强度急剧增加,心部会出现...   详情>>
来源:《金属热处理》 2015年第04期 作者:唐郑磊;陆岳璋
5.热处理中厚板辊印分析及解决实践
唐郑磊;陆岳璋
在辊底式热处理炉生产中,研究了炉底辊结瘤物产生原因及组成,明确了热处理中厚板辊印产生机理,提出高温纤维复合炉底辊彻底解决钢板辊印的实践经验,得出了高温纤维炉底辊表面不氧化、不烧结、不结瘤,高温状态下硬度低于钢板的硬度,有效解决了钢板表面质量问题,且承耐磨性好,结构强度高,急冷热...   详情>>
来源:《中国冶金》 2015年第05期 作者:唐郑磊;陆岳璋
6.辊底式热处理炉过程控制系统及应用
唐郑磊;张红伟
以南钢辊底式热处理炉为研究对象,全面分析了其过程控制特点。并以辊底式热处理炉数学模型为基础,实现了辊底式热处理炉的计算机优化控制。该辊底式热处理在线优化控制可实现炉内钢板位置的实时跟踪、温度的动态计算、最佳炉温优化及在线反馈修正、钢板装出炉在线修正等功能,最终实现了全线计...   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2011年第03期 作者:唐郑磊;张红伟
第3章 特厚板焊接研究
1.特厚水电机组用S500Q-Z35钢板焊接试验
杨东;唐郑磊
针对南阳汉冶特钢研发的265mm厚S500Q-Z35水电机组用特厚钢板,采用经验公式评估其冷裂纹和再热裂纹敏感性。为确定合适的焊接工艺,采用了斜Y坡口焊接冷裂纹试验和线能量试验,结果表明,265 mm厚S500Q-Z35水电机组用钢再热裂倾向不明显,但具有一定的淬硬倾向,焊接时应该进行预热,预热温度需控制...   详情>>
来源:《金属材料与冶金工程》 2015年第01期 作者:杨东;唐郑磊
2.水电站座环用特厚钢板S500Q-Z35焊接性能研究
唐郑磊;丁健
根据265 mm厚S500Q-Z35钢板的化学成分,评估冷裂敏感性和再热裂倾向,并对钢板进行Z向窗形层状撕裂试验和T型接头模拟件焊接试验,试验未发现裂纹。按美国ASME标准进行焊接工艺评定,可焊接的最大厚度为350 mm。气体保护焊GMAW和手工焊SMAW焊接后母材组织为粒状贝氏体+索氏体+少量铁素体,热影响区...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2016年第02期 作者:唐郑磊;丁健
第4章 复合板轧制工艺研究
1.L450MS+No8825复合不锈钢板轧制工艺研究
杨阳;唐郑磊
在生产试验条件下,采用控轧控冷工艺试制了L450MS管线钢+No8825奥氏体镍基合金复合板。通过加大道次变形量,提高轧后钢板冷却速率,保证了L450MS管线钢综合性能,其屈服强度达484~542 MPa,抗拉强度达544~593 MPa,伸长率达45%~50%,-30℃纵向冲击功达300J以上,同时No8825奥氏体镍基合金与L450MS管...   详情>>
来源:《轧钢》 2016年第01期 作者:杨阳;唐郑磊
第5章 钢种氢扩散模拟
1.钢板中氢扩散的数值模拟
杨东;许少普
为了加强钢板生产过程中氢的控制,建立了钢板内部氢扩散的数学模型,分析了钢板芯部的氢质量分数与扩散系数、钢板的厚度、氢的初始质量分数和时间之间的关系。随着钢板的厚度增加,氢的扩散效果大幅度降低;随着钢板缓冷开始温度的降低,同一厚度钢板芯部氢的扩散效果也越来越差。采用高温堆垛缓...   详情>>
来源:《钢铁研究》 2016年第01期 作者:杨东;许少普
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