船板钢的开发生产与认证探讨

1韶钢船板的开发生产与认证探讨摘要：文章介绍了国内船板的品种规格需求和国内主要船板生产厂家的情况，对韶钢船板的开发生产与认证情况进行了分析探讨。关键词：船板；市场需求；开发；认证1当前国内市场对船板的品种、规格需求情况船板主要用于制造远洋和内河船舶结构，以及船坞、采油平台、海洋中输送管道、沿海发电厂、码头设施等结构件。船舶工业的发展对船板生产的规格、品种及质量提出了以下要求：1.1超宽、超长船板需求量增加随着造船工业向生产高效化和船舶大型化方向的发展，为减少焊接量、提高造船质量，船板的使用规格趋于大型化，板宽≥3000mm的用量大幅上升，钢板宽且长有利于适应大分段等造船工艺要求，提高造船效率。随着船舶向大型化发展，船板的分段尺寸由15000mm左右扩大到20000mm左右。由于运输和冷床等条件制约，国内钢厂往往只能生产长12000mm左右的船板，20000mm左右的超长船板目前能生产的厂家不多。为此，一些造船厂只能采用长12000mm的船板拼焊加工，造船成本被迫提高。在与中船龙穴造船公司交流获知，其船板需求宽度范围3000-4000mm占70%-80%，宽2000-3000mm占20%-30%；长度需求范围主要为16000-21000mm。1.2高强度船板需求量增加随着船舶制造的大型化和轻量化的发展，高强度船板用量增加。我国目前船板以普通强度船板为主，但油轮用高强度船板的数量较大。而日本和韩国主要选用AH、DH级高强度船板，在关键部位选用AH36、EH36、EH40等高等级船板。随着国内大型船厂的兴建，高强度船板的需求也逐年增长。如中船龙穴造船公司需求的高强度船板占30%-40%，EH级占2%-3%。1.3船板性能、质量要求高，厚规格板数量多对一般散货船，船板质量一般在D级以下，品种20多个，而随着集装箱用船、液化天然气运输船及其储存设备的发展，所需船板品种向F级、Z向性能要求发展。船板使用时对耐海水腐蚀性能的要求较高，目前多采用加大船板厚度和增加涂层等方式予以解决，因此高耐蚀厚规格船板的需求也在不断增长。2国内主要船板生产厂家生产情况2.1船板产量情况初步统计2007-2010年船板产量排名前7位钢厂见表1，其中2010年国内船板产量最高的是南京钢厂（注：产能统计中鞍钢为2条生产线，未含其跋鱼圈生产线），其生产船板140万t，其次是湘钢134万t，韶钢船板产量排第6位。表12007-2010年国内船板主要生产厂家产量统计表排名企业船板（单位：万吨）2010200920082007年21南钢140.2151.5138.484.02湘钢134.792.8101.862.23新余127.6144.3163.0136.04鞍钢116.3120.8153.9120.05重钢84.696.3100.077.46韶钢77.244.2103.183.47济钢75.789.2154.6124.0小计756.3739.1914.8687.02.2船板主要生产厂家品种认证情况鞍钢：已开发生产屈服强度达到550MPa超高强度船板，质量等级达F级水平。通过了九国船级社（中国、美国、英国、德国、法国、挪威、意大利、韩国、日本）工厂认证，成为国内唯一、世界第三个能生产高端船体结构和海洋工程结构用钢板的厂家。最大认证规格厚度达到100mm。新余：船板通过了九国船级社工厂认证，认证等级达到FH40-Z35，最大认证厚度达到50mm，交货状态为热轧、控轧、TMCP和正火；其中，2010年AH32～EH40高强度船板占船板总量的50.7%。由表2中可见，国内高强度船板FH级主要采用TMCP交货状态，最大认证厚度一般在40－100mm，鞍钢采用300mm连铸板坯并已通过规格厚度100mm的认证。国内其他钢厂FH40如湘钢认证最大厚度为100mm、新余为50mm。表2高强度船板各生产厂家认证情况钢厂认证船板最大级别交货状态最大厚度坯料最大厚度mm备注鞍钢FH40-Z35TM100mmCC300mmEH40及以下牌号通过100KJ/mm大线能量焊接认证舞阳DH36-Z35EH36NR40mmN100mmCCIC湘钢FH40-Z35N100mmCC300挪威船级社通过的是TM交货状态，厚度40mm新余FH40-Z35TM50mmCC2502009年2月通过注：TM——温度形变控制轧制；NR——正火轧制；QT——淬火+回火；N——正火；CC——连铸坯；IC——钢锭3韶钢船板生产情况韶钢从上世纪八十年代开始生产船板，2009年E、EH32、EH36、EH40级高强度船板通过了中国、美国、英国、德国、法国、挪威、日本、意大利、挪威九国船级社认证，认证最大厚度为60mm。在2003年以前，韶钢船板产量每年均不超过5万t。自2003年120吨转炉投产，大规格A/B级船板、AH32、AH36高强船板陆续通过工厂认证以后，船板的内在质量和表面质量、配套供应能力均得到不断加强，船板生产能力不断得到提高，2008年产销量船板达到103万吨，但2009年以来因经融危机和市场竞争的激烈船板产量有所下降。3.1生产工艺路线路线一：高炉铁水——混铁炉——120t转炉——LF炉/吹氩喂丝——2号板坯连铸机——加热炉——2500四辊中板轧机——轧后喷淋装置——热矫直机——冷床——剪切头尾、切边——检验入库路线二：高炉铁水——混铁炉——120t转炉——LF炉——（RH真空精炼）——1号/4号板坯连铸机——加热炉——3450四辊宽板轧机——层流冷却——热矫直机——冷床——剪切头尾、切边——（热处理）——检验入库33.3生产开发认证过程3.3.1根据市场需求和工艺装备能力逐步进行生产开发与认证韶钢船板的生产开发与认证，是根据市场对高强度船板的需求及炼钢、轧钢工艺装备的技改投入而逐步循序渐进自主生产开发和认证，可分为三个阶段：（1）2003年新建120t转炉炼钢生产线，配备LF炉精炼设施，根据市场需求开发AH32、AH36高强度船板。（2）6500t轧制力3450mm宽板生产线投产，开发认证D、DH32、DH36级系列船板，宽度扩展至3000mm。（3）RH精炼炉、厚坯连铸机和正火热处理炉投产，认证厚度扩展到60mm，船板认证交货状态增加正火状态，级别上升到EH40，并保证厚度方向性能。3.3.2扩展船级社认证根据市场对意大利和韩国船级社船板需求，适时将船板认证由七国船级社扩展到九国船级社。3.3.3开发认证难点及相应措施船板要求具有良好的强度与韧性，同时要求具有良好的可焊性能和成型性能。为了满足这些性能要求，韶钢通过优化成分设计、净化钢质，添加微合金化元素，并实施相应控轧控冷及热处理工艺，满足了各等级船板的认证要求，特别是船板应变时效冲出韧性要求。3.4产能分析初步统计国内主要7家船板生产厂家的生产线及船板产能情况见表3。由表3可见，前4家均配备2套生产线，且其中1条为双机架配置，因此其产能较高。韶钢以目前的产能来看，如提高船板比例至50%，可实现年生产100万吨船板。表37家船板生产厂家的生产线及船板产能的情况序号企业轧机生产线2010年总产能2010年船板产量船板占总产能比例%万t万t1南钢1套2800×4/2500×4双机架轧机1套3500×4单机架炉卷轧机314.24140.2344.62湘钢1套3800×4双机架轧制1套3800×4单机架轧制275.73134.7448.93新余1套2300×3/2500×4双机架轧机1套3800×4单机架轧制272.86127.5746.84鞍钢1套2800×4/2500×4双机架轧机1套4300×4单机架轧机196.51116.2759.25重钢1套2350×2/2450×4双机架轧机121.8584.5769.46韶钢1套2500×4单机架轧机1套3450×4单机架轧机206.2577.2137.47济钢1套2300×3/2500×4双机架轧机1套3800×4单机架轧机290.6275.7426.14韶钢现有船板的质量改进船板要求具有良好的强度与韧性，同时要求具有良好的可焊和成型性能。韶钢在开发和认证过程中，针对各船级社和造船厂提出的改进需求，不断总结，通过优化成分设计、多重精炼和严格工艺控制，取得了良好的成效。44.1高强度船板的钢坯洁净度要求主要是降低钢中磷、硫等有害元素，减少钢中夹杂物。磷主要是危害延伸性能和冲击韧性，特别是进行全厚度拉伸试验和20mm以下钢板的冲击试验，由于中心的磷偏析，对这两项性能影响最大。硫高会形成线状或带状MnS，造成钢板过早的韧性断裂，所以高强度船板特别要求降低硫含量。韶钢船板硫含量可稳定控制在0.005%以下。通过LF炉精炼或RH真空精炼、全程保护浇注，高韧性船板的夹杂物含量较少，各类型夹杂级别可控制在2级以下。4.2拉伸断口质量的攻关现各船级社均对船板的拉伸试样断口形态有要求，如发现分层、夹杂等就要求改判，这对连铸船板坯的内部质量提出了较高的要求。经取样进行电镜分析，钢的中心分层、中心疏松，大型的非金属夹杂物等是造成断口不符合要求的主要原因。对应生产工艺情况，冶炼过程中钢水的过热度控制、连铸轻压下等均是改善钢坯中心偏析的有效手段。因此，在目前连铸装备条件下，通过控制钢水过热度，降低钢中S、P含量，优化连铸过程二冷水配置，保证铸机精度来减轻中心偏析，可以有效减少船板拉伸试样断口不合格造成的改判。4.3船板表面质量改进由于造船厂对船板表面质量的要求在不断提高，因此对船板表面喷砂以后才能发现的麻点等，通过稳定连铸机的生产工艺，特别是连铸机设备运行精度，稳定轧制过程除鳞水压力，对有效控制高强度船板表面质量是必不可少的手段。因此，要满足造船厂的要求，首要抓好生产线的工艺控制及设备维护。4.4船板的轧制命中率由于船板均是定轧板，多为双定尺，因此轧钢过程的生产计划安排、钢坯尺寸精度、钢板尺寸控制均有较高要求。表面质量也是影响船板命中率的主要因素。5结束语随着国内造船业的快速发展，船板的需求在不断增加，韶钢具有近20年的船板生产历史，毗邻国内三大造船基地之一的广州，具有极大的地域优势，随着炼钢系统的改造完成和宽板热处理生产线的理顺，韶钢将形成100万吨/年左右的生产能力，形成品种规格齐全、直接配套供应修造船厂的能力。参考文献：[1]中国船级社《材料与焊接规范》[M]北京人民交通出版社,2006。作者简介：邓拥军，男，1993年毕业于安徽工业大学金属压力加工专业，轧钢工程师、质量工程师、六西格玛黑带，一直在广东省韶关钢铁集团有限公司从事棒线材产品工艺技术工作和质量认证工作，主要研究成果有钢中氮含量对屈服强度的影响等。一般强度的船板钢B级冶炼操作要点