钛微合金化抗低 温冲击 Ｈ型钢 Ｑ３ ４ ５ Ｅ的开发
张 学 民， 赵圣 功
（ 山钢股份莱芜分公司 炼钢厂， 山东 莱芜 ２ ７ １ １ ０ ４ ）
摘 要 ： 山钢 股份莱芜分公 司炼钢 厂原采用铌镍 硼微合 金化生产抗低 温冲击 Ｈ型钢 Ｑ ３ ４ ５ Ｅ ， 但产 品冲击性 能波动大 、 合格 率低 、 效 益差。为此 ， 对原 生产 工艺进行优化调整 ， 采用 低碳钛微合金化 ， 使用 钝化镁粒脱硫 ， 铝锰铁 、 铝粒脱氧 ， 连铸保护 浇注 ， 调 整轧钢工艺并加强各工序控制 ， 开发 的产品一 ２ ０℃冲击功 １ ２ ０ ～１ ６ ０ Ｊ ／ ｃ ｍ ， ＿ ４ ５℃冲击功 ７ ０ ～ １ ０ ０ Ｊ ／ ｃ ｍ ， 产 品成材合
加， 钢 中Ｔ ｉ Ｃ Ｓ 化合物 逐渐增 多并取代 Ｍｎ Ｓ 夹杂 ， 即 Ｔ ｉ 的加 人 夺 取 了 Ｍｎ Ｓ中 的 ｓ ， 与之 形 成更 为 稳 定 的 Ｔ ｉ ｃ ： ｓ ： ， 可减 少 Ｍ ｎ Ｓ 的析 出 ， 钢 中的长条 状 Ｍ ｎ Ｓ 夹 杂 物因Ｔ ｉ ｃ Ｓ ： 的形 成 而减 少 。球状 Ｔ ｉ Ｃ ： Ｓ ： 硬 度高 ， 在
Ｔ ｉ 与Ｓ 的亲 和力强 于 Ｍｎ 与Ｓ 的亲 和力 ， 随Ｔ ｉ 含 量增
能较 好 ， 夹 杂 物及 晶 粒 度 控 制 水 平 也 有 明显 的改
善， 生产成本大幅度降低 ， 为 以后批量生产及产 品 质量提 升打下 了基础 。
２ 钛微合 金化开 发工艺
莱 钢原采 用铌镍 硼微合 金化 工艺生 产 Ｑ ３ ４ ５ Ｅ Ｈ 型钢 ， 其 屈服强度 （ ＞３ ４ ５ ＭＰ ａ ） 、 抗拉强 度 （ ４ ７ ０～
高温 热轧 时 不变 形 ， 可 改善 钢 的 冲击 韧性 ］ 。Ｔ ｉ 加 入量过 多 ， 易形成 粗大 的 Ｔ ｉ （ Ｃ 、 Ｎ） 夹 杂物 ， 对钢 的韧 性不利 。本试 验控 制 Ｔ ｉ 在０ ． ０ １ ２ ％～ ０ ． ０ ２ ０ ％， 既控 制 晶粒度 ， 减少钢 中夹杂 ， 又 对冲击韧 性有一定 贡献 。
６ ３ ０ Ｍ Ｐ ａ ） 均符合要求 ， 但冲击性能波动较大 ， 大部
分试 样检测 一 ４ ５ 冲击 功在 ４ ０ Ｊ ／ ｃ ｍ 以下 ， 不 满足要
求（ 要求 ＞４ ０ Ｊ ／ ｃ ｍ ） ， 成品合格率不足 ６ ０ ％。硫化物
夹杂 评级 １ ． ５ ～２ ． ０ 级， 球 状 氧化物夹 杂评级 １ ． ５ ２ ． ０
开发产 品实 物质 量检 验 ， 一 ２ ０ ｃ Ｃ、 一 ４ ５℃低 温 冲击 性
１ ） 调整 Ｃ 、 Ｍ ｎ 含 量 。钢 的 Ｃ含 量增 加 ， 屈 服 点 和抗拉 强 度升 高 ， 但 塑性 和 冲击韧性 降低 。为进 一 步稳定 Ｑ ３ ４ ５ Ｅ的低温 冲击性能 ， 适 当降低 Ｃ含量 ， 调 整为 ０ ． ０ ７ ％ ０ ． １ ０ ％； 并适 度提 高 Ｍｎ 含量 ， 保 证屈 服
第３ ６ 卷 第１ 期
２ ０ １ ４ 年２ 月
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山 东 冶 金
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０ １ ４
《生产 技 术 ｌ
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工 艺 调 整 后 的钛 微 合 金 化 Ｑ ３ ４ ５ Ｅ钢设 计 化 学 成分及 原工艺控 制成分见 表 １ 。
表１ Ｑ３ ４ ５ Ｅ设计成分及原工艺成分控制标准 （ 质量分数 ）％
及抗拉性 能 ， Ｍｎ 含 量为 １ ． ４ ５ ％ ～１ ． ５ ５ ％。
２ ） 合理 的 Ｔ ｉ 含 量 。Ｔ ｉ 在 钢 中的析 出物 Ｔ ｉ Ｎ、 Ｔ ｉ Ｃ 和Ｔ ｉ （ Ｃ、 Ｎ） 等能 够阻 止加热及 轧制 过程 中奥 氏体 晶 粒长大 ， 同时 抑 制 形 变 奥 氏体 晶粒 的 回复 和 再 结 晶， 而奥 氏体 中的形变 带 、 未 回复 的亚 结构 边界 ， 可 进 一步促 进铁 素体 晶粒 的细化 ， 可 以起 到细化 组织 和 晶粒 的作 用 ， 从 而 提 高 钢 的强 度 和 冲 击韧 性 ｎ 。
级， 组 织 基 本 为铁 素 体 ＋珠 光 体 ， 存 在 少量 不 均 匀 魏 氏体 组织 匀 ， 平均 晶粒 度仅 有 ７ ． ５ 级， 部分 试样 带
状组 织 明显 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为此 ， 进 行工 艺调 整 ， 采用 低碳 、 铌 钛合 金化 开 发生产 Ｑ ３ ４ ５ Ｅ Ｈ型 钢 。工 艺 流 程 ： 铁 水 预 处理 （ 纯
１ 前
言
镁 粒脱 硫 ） 一６ ０ Ｏ ｔ 混 铁 炉一６ Ｏ ｔ 氧 气顶 吹转炉 一６ ０ ｔ Ｌ Ｆ 精炼 炉一 三机三流矩形 坯连铸 机 。
２ ． １ 成分设 计
Ｑ ３ ４ ５ Ｅ 低合金高强度抗低温冲击 Ｈ 型钢广泛应
用 于海 洋石 油钻 井平 台结 构架 ， 其低 温 冲击 韧性要 求 较 为严格 。莱 钢一 直采 用铌 镍硼 微合 金化 生产 ， 其 冲击性 能 波 动 幅度 较 大 ， 产 品合 格 率 较低 ， 经 济 效 益 并 不可 观 。为此 ， 改变 传 统 的生 产 工 艺 ， 尝试 低 碳 铌 钛合 金 化 ， 并 对 脱 氧工 艺 进行 了优 化调 整 。
格率 ８ ５ ％以上 ， 吨钢降低成本 ３ ０ ０ 元 以上。
关键 词： Ｈ型钢 ； Ｑ ３ ４ ５ Ｅ ； 钛微合金化 ； 低温冲击韧性 ； 成本
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ３ ３ ５ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ — ４ ６ ２ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ １ ４ — ０ ３