GR65美标热轧槽钢的研制与开发

赵明亚 李璟 程坦 赵陈生

(安阳钢铁股份有限公司 )

GR65美标热轧槽钢的研制与开发

赵明亚 李璟 程坦 赵陈生

(安阳钢铁股份有限公司 )

根据市场需求，安钢通过合理的化学成分、工艺参数设计及严密的生产组织，在100 t转炉—LF精炼炉—120 mm×120 mm连铸方坯—400型材机组生产线上研制开发出GR65美标热轧槽钢。通过内部检验分析及用户使用跟踪，产品实物质量稳定，完全满足美标ASTM A572的技术要求。

GR65 美标槽钢 研制开发

ABSRACT According to the demand of market, GR65 hor-roll channel steel is developed by 100 t converter - LF purification furnace - 120 mm×120 mm con-casting billet - 400 profile machine set based on reasonable chemistry element, technological parameter design. Through the internal test analysis and user tracking, product quality is stable, fully meet the requirements of American Standard ASTM A572 technology.

0 前言

GR65美标槽钢主要用于制造电力铁塔、桥梁、船舶及工程机械等。同时，美标槽钢也是国外铁路桥梁结构架、军用应急桥梁钢结构件的原材料。近年来，随着中国钢铁产能的过剩，国内制造业则将市场转向了国际，钢铁产品出口需求量日益增加。安钢本着抢占国际市场，扩大型材产品结构，从而提高型材机组的创效能力，在100 t转炉—LF精炼炉—120 mm×120 mm连铸方坯—400型材机组顺利研制开发出GR65美标C4×7.25规格热轧槽钢。

1 工艺流程

100 t转炉→LF精炼炉→120 mm×120 mm连铸方坯→连续推钢式加热炉→2×Φ500 mm3辊轧机+5×Φ400 mm轧机→往复小车拨爪式冷床→400 t冷剪→移钢台架→Φ550 mm10辊轿直机→检查、收集、计量→成品入库。

2 成分设计及工艺控制

2.1 化学成分设计

GR65为高强度低合金铌-钒结构钢，化学成分设计依据美标ASTM A572及用户技术要求，在传统的Q345B的基础上添加了微量合金元素V、Nb,以此细化晶粒，提高强度，改善焊接性能。同时，采取窄的碳当量控制范围，使其具有良好的可焊性，既可满足对焊缝金属和焊接热影响区的要求，又可保证其较好的韧性[1]。

GR65美标槽钢内控化学成分设计要求见表1。

表1 GR65美标热轧槽钢化学成分/ %

注：1.CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15； 2.钒微合金化采用钒氮合金。

2.2 冶炼工艺控制

GR65是国际上一种高强度结构钢。它原是美国材料试验协会的一种钢材的牌号，全称为ASTM572 GR65。由于用户主要用于应急铁桥结构架的焊接，对其GR65美标热轧槽钢的强度、韧性等综合性能提出了较高要求，所以严格的冶炼及连铸工艺过程控制是保证产品综合性能的关键。

2.2.1 冶炼工艺控制

首先要求吹炼过程中早化渣，全程化好渣，控制中后期炉渣返干，终点钢水平均P≤0.015%、C≤0.080%；控制出钢温度为：1615 ℃～1635 ℃；使用硅锰铁合金和硅铁合金脱氧合金化；终脱氧加硅铝钙钡合金。

2.2.2 LF精炼工艺控制

实际精炼控制时间为35 min～50 min，白渣保持时间≥10 min；硅锰等合金加入后，软搅2 min～3 min后加入钒氮及铌铁合金。出钢前8 min之内严禁加合金及辅料，软搅拌时间≥10 min。

2.2.3 连铸工艺控制

中间包液面加覆盖剂保温，中间包到结晶器采用浸入式水口保护浇注，防止钢流二次氧化，结晶器液面加保护渣。为保证铸坯质量，连铸拉速控制在3 m/min～3.25 m/min。同时，严格控制铸坯断面尺寸及表面质量。

2.3 轧制工艺控制

(1)由于美标槽钢外形与国标槽钢有所区别，美标槽钢断面如图1所示；美标槽钢的腰厚、腰高及腿宽等外形尺寸与国标槽钢相差较大(见表2)，因此轧钢工艺变化大，孔型系统及生产调整难度增加。在孔型设计上采用大斜度孔型系统，孔型侧壁斜度比弯腰系统还要大，有效减少轧辊重车量的同时轧槽深度较浅，有效保证轧辊强度；而且更容易脱槽，在辊道中运行更加平稳，不容易翻转，有效降低轧制难度。

d-腰高； bf-腿宽； tw-腰厚； tf-平均腿厚；

(2)为减少GR65钢坯在加热炉内高温区停留时间,防止奥氏体晶粒粗大，影响轧材综合性能，生产时优先安排少量试轧料进行试轧，待生产顺行后，方可进行美标槽钢的生产。

(3)为更好确保轧材外形尺寸精度，生产过程采取了均衡加热温度，严格控制轧制节奏，开轧温度平均控制在1080 ℃～1180 ℃；终轧温度为870 ℃～940 ℃。

3 实物质量检验结果

3.1 化学成分控制

GR65美标槽钢化学成分控制水平见表3。

3.2 力学性能检验

GR65美标槽钢的力学性能和工艺性能检验结果见表4。

表3 GR65美标槽钢化学成分控制水平

/%

表4 GR65美标槽钢力学性能和工艺性能

注：1.拉伸、弯曲试样均为纵向试验； 2.断后伸长率采用50 mm标距。

从表3和表4可以看出，GR65美标槽钢化学成分控制稳定，力学及工艺性能检验值完全满足美标A572/A572M技术要求。

3.3 金相组织及钢中夹杂物分析

对其GR65美标槽钢进行金相组织、晶粒度及钢中非金属夹杂进行检验分析，其金相组织为均匀的铁素体+珠光体。铁素体晶粒度平均达到8～8.5级(如图2所示)。钢中带状组织0.5～1级。

图2 C4×7.25规格 GR65美标槽钢金相组织 ×500

3.4 美标槽钢外观尺寸检查

外观尺寸检测见表5。

表5 美标槽钢外观尺寸检测

/mm

4 用户使用结果

首批C4×7.25美标槽钢应用到某工程项目，加工成铁桥结构架(见图3)—酸洗—镀锌—出口国外。

图3 铁桥结构架

C4×7.25美标槽钢力学性能及化学成分经专业检测机构进行检测。其结果与生产检测数据基本相当，完全能够满足ABS认证及出口要求。但从产品外观质量上，还有待进一步改善。特别是槽钢端部的外缘斜度偏大问题还需通过工艺改进，加以改善，以期全面达到用户使用要求。

5 结语

(1)在安钢目前工艺装备条件下，通过合理的化学成分设计及工艺参数控制，严密的生产组织，在100 t转炉—LF精炼—400型材机组生产线研制开发GR65美标槽钢是完全可行的。

(2)GR65美标槽钢的研发成功，不仅可以充分发挥公司型材轧机的设备能力，而且还更好地满足了用户开辟国外市场的需求，同时也成为安钢新产品创效的又一亮点。

(3)美标槽钢的研制开发，为进一步采用国外、国际标准如：美标、英标及欧标等开发型钢产品积累了宝贵的经验和技术支撑。

[1] 潘国平,宋强, 喻能利, 等.按美标生产出口 H 型钢的质量控制[J].钢铁,2002,37(8):33-36.

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RESEARCH AND DEVELOPMENT OF GR65 HOT-ROLLED CHANNEL STEEL UNDER AMERICAN STANDARD

Zhao Mingya Li Jing Chen Tan Chao Chensheng

(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd)

GR65 American standard channel steel development