钻井平台结构用E级H型钢的研究及生产实践

　　随着大型H型钢应用范围的不断拓展，目前国内钢结构用H型钢Q235B、Q345B等钢种已满足不了市场的要求，莱芜钢铁集团有限公司(以下简称莱钢)是我国大型H型钢的生产基地，为满足市场需求，研究开发了钻井平台结构用E级H型钢Q345E，此产品综合性能好，具有良好的低温韧性，不仅可以作钻井平台结构支架用钢，还可以应用在高寒地区的机械制造、高层建筑、桥梁闸坝、起重机械、运输车辆及船舰、港湾、隧道、地下铁道、高速公路、火力发电主厂房及锅炉钢架等方面，具有广阔的市场前景，同时也是未来建筑结构用钢的发展方向之一。目前莱钢生产的1 000多吨Q345E钢已发往用户，得到用户的好评。

　　1 主要性能及成分要求

　　1.1 性能要求

　　Q345E热轧H型钢主要用作高寒地区的结构用钢，必须具有良好的力学性能，尤其是良好的低温冲击韧性，其力学性能要求见表1。

　　1.2成分设计

　　以“满足性能的前提下成本最小化及在现有工艺装备基础上工艺最优化”为设计原则，根据钢中各种元素对组织性能的影响，确定Q345E成分控制。采用微合金化处理技术提高钢材强度和韧性。铌、钒、钛作为常用的微合金化元素加入钢中都会使钢的强度提高，这主要是通过晶粒细化和析出强化两种机制实现的，但这两种机制对韧性的影响却是不同的。铌的强度增量主要是靠晶粒细化，而且在ω ( Nb )<0.04%时增加很快。而钒的强度主要靠析出强化，晶粒细化的分量很小。钛的作用居中，ω(Ti)≤0.08%时靠晶粒细化，ω(Ti)≥0.08%时析出强化起主要作用。晶粒细化能降低韧脆转变温度，而析出强化能提高韧脆转变温度。根据金属强化韧化理论，细化晶粒是唯一改善强度和韧性的手段。冈此该钢种选择铌为微合金化元素。表2为Q345E钢的国家标准与莱钢企业标准中的化学成分控制。

　　2 生产技术

　　2.1 生产工艺流程

　　120 t顶底复吹转炉冶炼→LF精炼→异型坯连铸→连铸坯精整→加热→高压水除鳞→大型H型钢轧制→热锯切→冷却→矫直→冷锯切→码垛。

　　2.2 冶炼、连铸

　　2.2.1 夹杂物控制技术

　　(1)减少钢中硫磷含量。为减少钢中硫、磷含量，一方面采用脱硫铁水直接人炉，保证入炉铁水中ω(S)≤0.010%，降低铁水硫含量;另一方面，转炉冶炼操作过程中，炉前采用硅钙钡和复合脱氧，出钢前加入合成渣600 kg，出钢后在炉渣表面加入改质剂120 kg，降低钢水硫、磷含量。

　　(2)减少钢中氧含量。转炉方面，终点操作采取高拉一次补吹法，提高终点命中率，在出钢过程中，加强双挡渣出钢工艺，采用挡渣塞和挡渣球分别挡住转炉的一次和二次渣，减少下渣量。加强钢包脱氧，增加硅钙合金的用量，每炉钢水加入硅钙合金130～150 kg左右，尽量脱除钢中氧。同时采用加入500～600kg/炉半预熔合成渣并对炉渣进行改质处理，利用出钢过程巾钢渣混冲，低熔点的合成渣熔化，在混冲过程中液态渣滴与夹杂物吸附碰撞、上浮排除，炉渣表面加入改质剂进一步脱除渣巾氧，精炼后的全氧含量平均为44.18×lO-6。精炼钢水出站前喂入150～180 m硅钙线，保证小氩气软吹时间在15 min以下，以使得夹杂物充分上浮排除。