提高耐候钢高强度耐大气腐蚀钢的开发
1.钢铁企业的技术进步
进入“十五”期间,我国钢铁工业得到持续的快速发展,2002年粗钢产量近1.81亿吨,钢材1.92亿吨,进口钢材近2500万吨,中国不仅是世界第一产钢大国,也是世界第一钢材进口大国。加入WTO后,在激烈的国内与国际竞争中,给我国钢铁工业带来了机遇和新的希望。当前钢铁工业结构调整已取得显著成就,尤其是近年来钢铁工业利用国债技改使投资规模扩大了约1370亿元。冶金装备更新和技术进步为生产国家亟需的高技术钢材如高强度耐候钢、管线钢、汽车用钢等创造了条件。无论是轧机能力还是冶炼水平都有大幅度提高。
近20年来,钢材质量的提高得益于全连铸技术的推广和炉外精炼技术的发展,钢的洁净度在不断提高。国内各钢铁企业把建立洁净钢生产体系列为技术改造的首项任务,起码都设置有LF等钢包精炼炉,在第二或第三期改造项目中再添置RH或VD炉。宝钢、武钢、鞍钢及舞钢等企业都已完善了S+P+N+H+T.O≤50ppm的生产流程。
在钢的微合金化和超细晶粒钢的研究中,肯定了杂质元素存在某些有利作用,如拖曳晶界移动、晶界钉扎、抑制再结晶等等。
洁净度提高对钢材性能尤其是冲击韧性和耐蚀性的大幅度改善是众所周知的,典型的转炉冶炼洁净钢生产流程(铁水预处理、转炉顶底复吹、LF精炼)可生产 C≤0.03%、S≤0.005%、P≤0.005%、N≤0.003%、T.O≤0.002%的钢水。增置RH精炼、脱碳、深脱硫的效果显著,可生产C≤0.002%、S≤0.001%、P≤0.003%、N≤0.003%、T.O≤0.0015%的洁净钢水。当代世界超洁净的控制水平在(S+P+N+H+T.O)≤50ppm。
目前,我国已投入生产的带钢轧机共15套,其中:连轧及半连轧机9套,薄板坯连铸连轧机5套,炉卷轧机1套。在建和续建的热轧宽带钢轧机有9套,其中热连轧机3套,薄板坯连铸连轧机5套,炉卷轧机1套。预计到2005年,我国热轧宽带钢生产能力将超过5000万吨,生产质量也将大大提高。
2.高强度耐大气腐蚀钢的生产试制
众所周知,提高钢的强度的主要机制有:固溶强化、析出强化或沉淀强化、位错与亚结构强化、细晶强化等。在这些强化机制中,只有细晶强化是既提高强度又提高韧性的唯一有效的方法。依靠合理有效的合金设计和优化的TMCP工艺,不改变现行耐大气腐蚀钢的成分体系,添加少量微合金元素Nb、V、Ti,采取控制轧制工艺,得到细晶组织,依靠细晶强化作用提高强度和韧性。
选用目前最常用的两种耐候钢09CuPCrNi和09CuPTiRE,添加微合金元素Nb,采用变形诱导铁素体相变(DIFT)原理,得到细晶组织,使强度有较大提高,同时韧性、焊接性和腐蚀性与原耐候钢09CuPCrNi和09CuPTiRE相当或提高。有关这方面的研究工作,钢铁研究总院在理论基础研究和工业性试制方面取得了较大进展,同时宝钢、武钢、本钢、攀钢、马钢等钢厂也在耐候钢的开发和生产上积累较多的经验。