按美標(biāo)生產(chǎn)出口H型鋼的質(zhì)量控制

1、按美標(biāo)生產(chǎn)出口H型鋼的質(zhì)量控制潘國平宋強(qiáng)喻能利聞?dòng)駝?馬鞍山鋼鐵股份有限公司摘要介紹了馬鋼按美國標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出口H型鋼的質(zhì)量控制技術(shù),分析了產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量水平,對連鑄異型坯腹板縱裂、H型鋼矯裂和壓痕等質(zhì)量缺陷進(jìn)行有效的質(zhì)量改進(jìn)工作。按美標(biāo)生產(chǎn)的H型鋼其實(shí)物質(zhì)量完全滿足了相關(guān)的美國標(biāo)準(zhǔn)的要求。關(guān)鍵詞H型鋼質(zhì)量控制美標(biāo)Q U A L I T YC O N T R O LO FE X P O R T E DH B E A MU N D E RA ME R I C A N S T A N D A R DP A N G u o p i n g S O N G Q i a n g Y U N e n g l

2、i WE N Y u s h e n g(Ma a n s h a nI r o na n dS t e e l C o.,L t d.A B S T R A C T T h eq u a l i t yc o n t r o lt e c h n o l o g yf o re x p o r t e d H b e a m p r o d u c e d b y Ma g a n g u n d e rA m e r i c a n s t a n d a r d i si n t r o d u c e d.T h eq u a l i t y o fp r o d u c th a s

3、b e e n i m p r o v e d b y e l i m i n a t i n gs u c hd e f e c t sa sl o n g i t u d i n a l c r a c k i n gi nb l a n k,c r a c k i n gd u r i n gf l a t t e n i n ga n d p r e s s u r e.N o w,t h e p r o d u c t q u a l i t yc o n f o r m s t ot h e c o r r e s p o n d i n gA m e r i c a ns t a

4、 n d a r d.K E YWO R D S H b e a m,q u a l i t yc o n t r o l,A m e r i c a ns t a n d a r d1前言馬鋼熱軋H型鋼廠于1998年9月正式投產(chǎn),其主要設(shè)備由德國曼內(nèi)斯曼德馬克(D E MA G公司、西門子(S I E ME N S公司和美國依太姆(I T A M公司提供,具有20世紀(jì)90年代世界先進(jìn)水平?？缮a(chǎn)腹板高200700m m的H型鋼和高200400m m的H型鋼樁、剖分T型鋼以及U型鋼板樁、球扁鋼、L型鋼等大型型鋼,品種規(guī)格較為齊全,一期工程年生產(chǎn)能力60萬t。投產(chǎn)以來,隨著產(chǎn)品產(chǎn)量的增加和質(zhì)量的

5、不斷提高,實(shí)物質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平,具備參與國際市場競爭的能力。從1999年12月開始按北美國際市場的要求,生產(chǎn)執(zhí)行美國標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱美標(biāo)的H型鋼,至2000年12月底共計(jì)生產(chǎn)腹板高度250620m m、翼緣寬度160370m m,6個(gè)系列61個(gè)規(guī)格的H型鋼。沒有發(fā)生一起用戶質(zhì)量投訴,其實(shí)物質(zhì)量、銷售服務(wù)獲得國外用戶好評。本文就馬鋼按美標(biāo)生產(chǎn)的H型鋼的質(zhì)量控制加以分析。2馬鋼企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)按美標(biāo)生產(chǎn)的H型鋼的技術(shù)要點(diǎn)在于要同時(shí)滿足A S T M A36-97a、A S T M A572(G50-97c、A S T M A992-983個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分和力學(xué)性能要求(見表1、2;規(guī)格

6、、外形、尺寸、重量偏差、試驗(yàn)規(guī)則需滿足A S T M A6-98的要求。為保證實(shí)物質(zhì)量,滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的要求,馬鋼制定了技術(shù)條件代號(hào)"S Z/MG019-2000"的企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn),它覆蓋了上述4個(gè)A S T M標(biāo)準(zhǔn),在公司內(nèi)部美標(biāo)H型鋼以牌號(hào)MA345運(yùn)行。馬鋼內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(S Z/MG019-2000同我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)G B/T1591-94"低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼"和G B/T11263-98"熱軋H型鋼和剖分T型鋼"相比有一些顯著特點(diǎn):(1內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)(S Z/MG019-2000對H型鋼化學(xué)成分控制更為嚴(yán)格,規(guī)定了微合金元素N b的含量和碳

7、當(dāng)量的控制上限(Ce q0.38%;(2對H型鋼力學(xué)性能規(guī)定了控制范圍,同時(shí)規(guī)定屈強(qiáng)比0.85;聯(lián)系人:潘國平,高級(jí)工程師,馬鞍山(243003馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心表1美標(biāo)與馬鋼內(nèi)控企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分比較T a b l e1C o m p a r i s o no f c h e m i c a l c o m p o s i t i o nb e t w e e nA m e r i c a ns t a n d a r da n dMa g a n gf a c t o r ys t a n d a r d標(biāo)準(zhǔn)號(hào)C Mn S i P S N b C e q表2美標(biāo)與馬鋼內(nèi)控企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

8、力學(xué)性能比較T a b l e2C o m p a r i s o no f m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e b e t w e e nA m e r i c a ns t a n d a r da n dMa g a n gf a c t o r ys t a n d a r d 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)s/MP ab/MP a5/%s/b A K V(常溫/J冷彎A S T M A992-98345450450210.85-A S T M A36-97a25040055021-A S T M A572(G50-97c34545021-S Z/MG019-2

9、000345450450550210.85-G B/T1591-94(Q345B34547063021-34合格(3對尺寸偏差、表面質(zhì)量的控制比照美標(biāo)和國標(biāo)的相關(guān)要求采取"從嚴(yán)不從寬"的原則。3美標(biāo)H型鋼生產(chǎn)工藝流程H型鋼全部采用連鑄異型坯為原料。連鑄鋼水由50t L D轉(zhuǎn)爐采用S0.04%的鐵水,高拉一次補(bǔ)吹法初煉,擋渣出鋼;爐外采用合金微調(diào)精煉技術(shù),要求將鋼水成分(%控制在:C0.100.15、S i 0.150.25、Mn1.101.30、S0.030、P0.030、N b0.020.03。精煉的鋼水經(jīng)異型/矩型坯連鑄機(jī)澆注成二種規(guī)格的異型坯。根據(jù)鋼種的特點(diǎn),采用鋼包

10、保護(hù)澆注,選用性能適宜的結(jié)晶器保護(hù)渣,結(jié)晶器弱冷,優(yōu)化二冷制度,嚴(yán)格控制中間包過熱度等技術(shù),避免鑄坯裂紋和夾雜缺陷的產(chǎn)生。連鑄坯表面缺陷經(jīng)火焰清理后方可入爐軋制。連鑄異型坯經(jīng)步進(jìn)梁式加熱爐加熱,17MP a 的高壓水除鱗后送入軋制區(qū)。由一架1200m m二輥可逆式開坯機(jī)對異型坯采用腰部收縮軋制法或緣部收縮軋制法開坯軋制后,經(jīng)一架1400m m萬能軋機(jī)和一架950m m軋邊機(jī)組成的串列式萬能粗軋機(jī)組粗軋,最后經(jīng)一架1400m m萬能精軋機(jī)組軋制成成品。軋件的最大長度可達(dá)120m。軋件經(jīng)測長測溫在624m的范圍內(nèi)由3臺(tái)2200m m熱鋸機(jī)完成熱鋸,切成定尺或倍尺后進(jìn)入寬60m、長38 m步進(jìn)梁式冷

11、床均勻冷卻,再由一架12002200 m m9輥?zhàn)児?jié)距懸壁式矯直機(jī)進(jìn)行矯直。經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)后,貼上標(biāo)識(shí),用鋼帶打捆、稱重、掛標(biāo)牌入庫、發(fā)貨。4美標(biāo)H型鋼的實(shí)物質(zhì)量隨機(jī)連續(xù)統(tǒng)計(jì)了美標(biāo)生產(chǎn)的99爐W24×84H 型鋼的實(shí)物質(zhì)量,與美標(biāo)和馬鋼內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)作了比較(見表3。又采用了I S O9000標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)技術(shù)軟件1分別作了H型鋼碳當(dāng)量(Ce q的直方圖(圖1,屈服強(qiáng)度(s直方圖(圖2,抗拉強(qiáng)度(b直方圖(圖3,屈強(qiáng)比(s/b直方圖(圖4,并與美標(biāo)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:表3美標(biāo)H型鋼實(shí)物質(zhì)量水平T a b l e3Q u a l i t ys t a t u s o f H b e a m w i

12、t hA m e r i c a ns t a n d a r d項(xiàng)目C/%S i/%Mn/%P/%S/%N b/%實(shí)物質(zhì)量水平0.120.100.150.210.120.261.221.121.290.0240.0140.0350.0230.0140.0350.033=0.0200.046項(xiàng)目C e q/%s/MP ab/MP a5/%s/b實(shí)物質(zhì)量水平0.330.310.3739537542050547054029.525.833.40.780.730.82·43·鋼鐵第37卷 x=0.32%;標(biāo)準(zhǔn)偏差S =0.01 8x =395MP a;標(biāo)準(zhǔn)偏差S =1.5 7x

13、=505MP a;標(biāo)準(zhǔn)偏差S =1.8 8x=0.78;標(biāo)準(zhǔn)偏差S =0.016(1馬鋼以牌號(hào)MA 345運(yùn)行的美標(biāo)H 型鋼屬低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,其化學(xué)成分的控制在傳統(tǒng)的12Mn 的基礎(chǔ)上添加了細(xì)化晶粒、改善焊接性能的微量合金元素N b ,其碳含量較低,碳當(dāng)量控制范圍較窄,具有良好的可焊性,既可滿足對焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)的要求,又保證了其較好的韌性;(2磷含量較低,平均在0.024%,有利于提高其塑性、冷彎性能及具有較低的冷脆傾向;(3屈強(qiáng)比在0.730.82之間,平均達(dá)0.78。從工程的意義上講,屈強(qiáng)比越大,越能發(fā)揮鋼的潛力,減少所用鋼材的截面,一般認(rèn)為熱軋低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的屈強(qiáng)比在0.

14、650.75之間2,馬鋼美標(biāo)H 型鋼的屈強(qiáng)比雖略高于上限,但由于添加了適量的鈮及軋制工藝的特點(diǎn),其伸長率平均達(dá)到29.5%,良好的韌性和較高的屈強(qiáng)比使馬鋼生產(chǎn)的美標(biāo)H 型鋼既具有承受較大靜載荷的性能,又具有在變載荷的情況下有較高的疲勞極限;(4對美標(biāo)H 型鋼的化學(xué)成分、性能的統(tǒng)計(jì)分析,與美國標(biāo)準(zhǔn)相比,其過程能力指數(shù)均在1.33以上,過程能力充分;(5產(chǎn)品外形控制尺寸狀況良好。對隨機(jī)抽取W 2美標(biāo)H 型鋼的冶煉廢品中,裂紋廢占60%以上。此種裂紋主要是連鑄異型坯腹板縱裂紋而引起的。馬鋼通過組織專項(xiàng)質(zhì)量攻關(guān),有效地控制了該類質(zhì)量缺陷。美標(biāo)H 型鋼MA 345屬低合金結(jié)構(gòu)鋼,其碳含量為0.10%0.

15、15%,在鐵碳相圖上,正處于裂紋敏感區(qū),鋼的成分對熱傳導(dǎo)有強(qiáng)烈影響,而鋼水的熱傳導(dǎo)直接影響到結(jié)晶器內(nèi)坯殼的生成。據(jù)報(bào)道,實(shí)測的熱流(H 0與鋼碳含量的關(guān)系表明:最小的熱流(H 0發(fā)生在碳含量0.12%處。根據(jù)鋼水熱流(H 0與結(jié)晶器內(nèi)坯殼(S 的關(guān)系式:S =0.155H 0.50,MA 345鋼在結(jié)晶器內(nèi)形成的坯殼較薄,在受到熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力的作用下,更易產(chǎn)生裂紋;同時(shí)在該鋼種碳含量所屬區(qū)域中,結(jié)晶器內(nèi)坯殼表面較粗糙,這種粗糙使坯殼與結(jié)晶器壁的接觸不良而導(dǎo)致坯殼局部收縮形成凹坑,從而增大鑄坯裂紋、夾渣等質(zhì)量缺陷。由于工字形異型坯的斷面特點(diǎn)和采用雙水口注入鋼水的澆注方式,導(dǎo)致了異型坯腹板處的坯

16、殼承·53·第8期潘國平等:按美標(biāo)生產(chǎn)出口H 型鋼的質(zhì)量控制受較強(qiáng)的坯殼橫向收縮的拉應(yīng)力,同時(shí)兩股注入結(jié)晶器內(nèi)的鋼流在腹板中心部位易產(chǎn)生紊流現(xiàn)象,引起此處初生坯殼厚度的不均勻和夾雜的沉淀,從而引發(fā)縱裂。針對MA345鋼連鑄異型坯易產(chǎn)生裂紋的原因,生產(chǎn)廠優(yōu)選了連鑄保護(hù)渣的性能和改善結(jié)晶器冷卻,實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器"弱冷",減少初生坯殼裂紋的形成;優(yōu)化二冷配水,控制矯直溫度,避免了裂紋的擴(kuò)展;加強(qiáng)結(jié)晶器水口位置的控制等,從而使裂紋廢控制在較低水平。5.2H型鋼矯裂廢品美標(biāo)H型鋼廠內(nèi)技廢中矯裂廢占22.8%,其中W24規(guī)格產(chǎn)生的矯裂廢品占矯裂總量的95%。發(fā)生部位均為H

17、型鋼腹板與翼緣結(jié)合部(R角處。經(jīng)探傷分析后幾乎全部判廢。經(jīng)調(diào)查認(rèn)為產(chǎn)生矯裂的原因:矯直機(jī)壓下量偏大,導(dǎo)致矯直壓力過高,腹板變形量過大,而該鋼種屈強(qiáng)比偏高(通常在0.750.80之間,對矯直力無法合理吸收,R角處受剪切應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過剪切強(qiáng)度極限而產(chǎn)生矯裂;根據(jù)格雷菲斯的裂口理論,R角部位鋼中的夾雜起到了裂紋源的作用,形成了薄弱環(huán)節(jié),加速了裂紋的擴(kuò)展;對W24這種較大規(guī)格的H型鋼,因其抗彎模量Wy值較高,所需矯直力較大,而腹板較薄,常因受力超過其極限而撕裂。針對產(chǎn)生矯裂的原因,采取了針對軋制規(guī)格的不同采用不同的矯直參數(shù),未能完全矯直的鋼材采用二次補(bǔ)矯的辦法;適當(dāng)增大H型鋼的過度圓角,提高其抵御變

18、形的能力;加強(qiáng)在線檢驗(yàn),當(dāng)產(chǎn)生矯裂廢品時(shí)及時(shí)調(diào)整矯直參數(shù);規(guī)范煉鋼操作,控制并減少鋼中的夾雜物含量和級(jí)別。綜合采取上述措施后,矯裂問題已得到圓滿解決。5.3壓痕H型鋼的壓痕廢品占軋鋼技廢約16%,各種規(guī)格都有發(fā)生,但發(fā)生在W24的占57%。壓痕產(chǎn)生的主要原因:由于軋件彎曲,咬入時(shí)與軋輥或?qū)l(wèi)碰擦造成金屬剝落,軋制時(shí)壓入軋件表面;切舌鋸鋸切飛邊落入軋件表面,軋制時(shí)被壓入;生產(chǎn)大規(guī)格厚翼緣H型鋼時(shí),軋件向軋輥傳熱多,軋件條形控制不好,與軋輥一側(cè)摩擦大,從而引起軋輥粘鋼(特別是R角處,在H型鋼腹板及R角處形成周期性凹坑。針對其產(chǎn)生原因,首先提高連鑄異型坯初始截面的對稱度和軋機(jī)對中裝置的精度,減少鋼材變形不均勻應(yīng)力和溫度差引起的應(yīng)力,減少軋件的彎曲,對軋制工藝主要控制點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化和跟蹤,規(guī)范工藝操作,加強(qiáng)在線檢驗(yàn)并及時(shí)反饋信息。經(jīng)采取以上措施后,壓痕缺陷得到了控制。6結(jié)語(1按"S Z/MG019-2000內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)"運(yùn)行的MA345鋼種屬低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,其