1580 mm热轧线Q345qE桥梁钢的试制开发

2020-06-11黄泉开贾志雷

山西冶金 2020年2期

黄泉开，贾志雷

（唐山不锈钢有限责任公司，河北唐山 063100）

随着国家加大对基础交通运输行业的投入，尤其是在铁路桥方面，国家在《中长期铁路网规划》中提出，到2020 年全国铁路运营里程达到10 万km，规划中四纵四横铁路桥项目建设约5 000 km，估算铁路桥梁板约为30 万t/a。铁路桥通常采用钢结构设计，对钢结构的强韧性、焊接、屈强比、Z 向提出了较高要求，特别是对低温冲击韧性的要求。

国家桥梁行业设计标准《铁路桥梁钢结构设计规范》提出：铁路桥用钢-40 ℃低温冲击功≥120 J，需适应高铁大跨、重载、高速、安全要求。目前从冶炼、连铸到轧制工艺对铁路桥用钢Q345qE 进行系统研究，影响铁路桥梁钢冲击性能的主要原因：一是钢水纯净度，主要表现为A 类夹杂物和气体含量控制，A 类夹杂物指的是硫化物类；二是轧制工艺参数，控制轧制工艺直接影响钢板组织性能。因此，通过控制有害元素S 含量，优化轧制工艺，从而细化晶粒改善冲击韧性，提高钢板强韧性。按照铁路桥标准-40 ℃冲击功大于120 J 技术要求，如果按照一般的成分和工艺条件下，-40 ℃冲击功合格率不足60%较低，这样生产成本较高，在满足高标准技术要求的基础上合理控制成本，形成低成本生产工艺为发展方向。

因此，控轧控冷工艺技术在钢铁行业的应用逐渐提高，铁路桥梁钢材更是可以热轧替代正火交货，成为桥梁行业的发展趋势，降低造桥成本。为此顺应桥梁行业发展要求，积极进行热轧120 J 以上低温冲击功铁路桥梁钢工艺研究，开发热轧交货铁路用桥梁钢对提高企业效益，提升产品实物水平，扩大市场占有率，增强产品市场竞争力具有重大意义。

1 产品设计开发

1.1 技术要求

2015 年新版国家标准GB/T 714—2015《桥梁用结构钢》要求：Q345qE 钢的化学成分、力学性能及工艺性能要求如表1、表2。

表1 Q345qE 化学成分要求

表2 Q345qE 力学性能标准

1.2 客户要求

产品后续加工工艺流程为：热卷-纵剪分条-辊压成型-焊接组装。最终产品如图1。

图1 最终产品

客户依据产品最终用途，提出产品性能满足GB/T 714—2015 标准，保证板形。

1.3 化学成分设计

根据GB/T 714—2015《桥梁用结构钢》标准对Q345qE 钢的成分要求，考虑到C 元素对韧性及焊接性能、Si 元素对表面质量、Mn 元素对连铸坯偏析的不利影响，设计思路如下：

1）采用低碳中锰成分体系，降低CEV；铌钛复合析出强化；目标组织F+P+B（少量），保证冲击功。

2）采用低硫磷设计，保证 m（Mn）/m（Si）≥3.5，Pcm≤0.20，降低焊缝夹杂物裂纹敏感指数，保证焊接质量。具体化学成分设计见表3。

表3 设计化学成分

2 冶炼工艺流程与控制

2.1 炼钢工序

设计考虑采取双联工艺路线：（铁水预处理）→转炉→LF→RH→连铸。减少钢中非金属夹杂物数量，加强脱氧、脱硫过程控制。在转炉冶炼过程中控制终点C 含量，降低钢中氧位，并严控下渣量；在LF炉精炼过程中，快速充分脱硫，保证软吹时间，使钢中夹杂物充分上浮；在RH 炉精炼过程中，严格控制真空脱气时间，确保 ρ（H）≤2×10-6；将连铸坯中心偏析控制在C0.5 以下。