增刊1 徐永林等：首钢TMCP工艺E/F级高强船板冶炼工艺 ·109· 通过低碳TMCP工艺生产的高强度低合金钢，其组 度、高精度、良好的低温冲击韧性和焊接性能，而这 织由铁素体、珠光体向针状铁素体和贝氏体方向发 些需要化学成分、洁净度、生产工艺保证 展，其内在良好的组织形态和第二相粒子、亚结构、 1.1.1使用特点 高密度位错的综合作用，使钢板在获得高强度的同 首钢采用TMCP工艺开发的E36、E40、F36和 时保证了良好的冲击韧性) F40高强船板很好地满足了上述要求.随着全球造 船工业的发展，船板钢生产技术也将朝着环保、减量 1产品要求及技术难点 化、高性能的方向发展 船板钢在服役期间要承受复杂的动态载荷；同 TMCP工艺是中厚板生产领域的核心技术之 时船舶的建造和组装过程中，结构组件会产生巨大 一，是当前船板生产最先进的工艺，可替代传统的热 的应力；船舶在航行过程中要承受地理位置及温度 处理工艺.在保证产品质量的同时，降低合金含量 的考验 和生产成本，同时提高用户的使用效率 1.1产品要求 1.1.2技术标准 为了使船舶能在恶劣环境下持续航行，同时从 国标GB712一2000及船级社规范对E36/40、 资源和环保角度考虑，为减轻船体自重，增加船舶的 36/40高强船板的化学成分、力学性能要求见表1 载重量，提高船速，现代造船用钢板要求具有高强 和表2. 表1熔炼成分要求（质量分数） Table 1 Melting composition requirements 号 钢级 Mn Als Nb Ti E36/40 ≤0.18 ≤0.50 0.90-1.60 ≤0.035 ≤0.035 ≥0.015 0.05-0.100.02-0.05 ≤0.40 ≤0.02 F36/40 ≤0.16 ≤0.500.90-1.60≤0.025 ≤0.025 ≥0.0150.05~0.100.02-0.05 ≤0.80 ≤0.02 注：Nb、V和T可单独添加或以任一混合形式添加.单独添加时，含量须不小于表中规定的下限：混合添加时，总含量不得大于0.12%. 表2力学性能要求 Table 2 Mechanical property requirements 冲击吸收功，Akw小 屈服 抗拉 断后伸 钢级 钢板厚度≤50mm 钢板厚度>50~70mm 强度/MPa 强度/MPa 长率/% 纵向 横向 纵向 横向 E36/F36 355 490~630 21 24 41 27 E40/F40 390 510~660 20 41 27 46 31 注：E36/40高强船板冲击吸收功为-40℃时的数值；36/40高强船板冲击吸收功为-60℃时的数值 1.2技术难点 1.2.2厚规格钢板的心部力学性能 结合国标GB712一2000及船级社规范要求，首 船板对力学性能均匀性要求严格，各国船级社 钢采用TMCP工艺开发E36/40、F36/40高强船板， 认证时均要考察钢板不同位置的力学性能，因此如 主要存在以下技术难点 何提高钢板性能均匀性，确保钢板心部的力学性能， 1.2.1碳当量 是开发E/F级高强船板关键之一. 由于E36/40、F36/40船板使用条件苛刻，为了 1.2.3低温韧性 保证船板具有良好的焊接性能及低温韧性，对化学 E、F级船板要求-40℃、-60℃低温冲击及该 成分中碳当量要求比较严格.TMCP工艺交货状态 温度下的应变时效冲击，尤其是船级社认证时对常 的碳当量C要求如表3所示 规冲击性能要求更加严格，E、F级需要保证钢板各 表3碳当量要求 个部位-60℃、-80℃的冲击性能.严格控制钢中 Table 3 Requirements of carbon equivalent P、S有害元素的含量以及[N]含量，确保钢板的低 钢级 碳当量.Cm/% 温冲击性能以及应变时效冲击性能. 钢板厚度≤50mm钢板厚度>50~100mm E361F36 ≤0.38 ≤0.40 1.2.4钢板拉伸性能无厚度规格效应 E40/F40 ≤0.40 ≤0.42 船板随着厚度规格的增加，拉伸性能指标要求 注：C网=we+06+(w0+0+w)/5+(0u+wC)15. 不变，即无厚度规格效应.而且在低碳当量的条件增刊 1 徐永林等: 首钢 TMCP 工艺 E/F 级高强船板冶炼工艺 通过低碳 TMCP 工艺生产的高强度低合金钢，其组 织由铁素体、珠光体向针状铁素体和贝氏体方向发 展，其内在良好的组织形态和第二相粒子、亚结构、 高密度位错的综合作用，使钢板在获得高强度的同 时保证了良好的冲击韧性［3］． 1 产品要求及技术难点 船板钢在服役期间要承受复杂的动态载荷; 同 时船舶的建造和组装过程中，结构组件会产生巨大 的应力; 船舶在航行过程中要承受地理位置及温度 的考验． 1. 1 产品要求 为了使船舶能在恶劣环境下持续航行，同时从 资源和环保角度考虑，为减轻船体自重，增加船舶的 载重量，提高船速，现代造船用钢板要求具有高强 度、高精度、良好的低温冲击韧性和焊接性能，而这 些需要化学成分、洁净度、生产工艺保证． 1. 1. 1 使用特点 首钢采用 TMCP 工艺开发的 E36、E40、F36 和 F40 高强船板很好地满足了上述要求． 随着全球造 船工业的发展，船板钢生产技术也将朝着环保、减量 化、高性能的方向发展． TMCP 工艺是中厚板生产领域的核心技术之 一，是当前船板生产最先进的工艺，可替代传统的热 处理工艺． 在保证产品质量的同时，降低合金含量 和生产成本，同时提高用户的使用效率． 1. 1. 2 技术标准 国标 GB712—2000 及船级社规范对 E36 /40、 F36 /40 高强船板的化学成分、力学性能要求见表 1 和表 2． 表 1 熔炼成分要求( 质量分数) Table 1 Melting composition requirements % 钢级 C Si Mn P S Als V Nb Ni Ti E36 /40 ≤0. 18 ≤0. 50 0. 90 ～ 1. 60 ≤0. 035 ≤0. 035 ≥0. 015 0. 05 ～ 0. 10 0. 02 ～ 0. 05 ≤0. 40 ≤0. 02 F36 /40 ≤0. 16 ≤0. 50 0. 90 ～ 1. 60 ≤0. 025 ≤0. 025 ≥0. 015 0. 05 ～ 0. 10 0. 02 ～ 0. 05 ≤0. 80 ≤0. 02 注: Nb、V 和 Ti 可单独添加或以任一混合形式添加． 单独添加时，含量须不小于表中规定的下限; 混合添加时，总含量不得大于 0. 12% ． 表 2 力学性能要求 Table 2 Mechanical property requirements 钢级 屈服 强度/MPa 抗拉 强度/MPa 断后伸 长率/% 冲击吸收功，Akv /J 钢板厚度≤50 mm 钢板厚度 ＞ 50 ～ 70 mm 纵向 横向 纵向 横向 E36 /F36 355 490 ～ 630 21 34 24 41 27 E40 /F40 390 510 ～ 660 20 41 27 46 31 注: E36 /40 高强船板冲击吸收功为 － 40 ℃时的数值; F36 /40 高强船板冲击吸收功为 － 60 ℃时的数值． 1. 2 技术难点 结合国标 GB712—2000 及船级社规范要求，首 钢采用 TMCP 工艺开发 E36 /40、F36 /40 高强船板， 主要存在以下技术难点． 1. 2. 1 碳当量 由于 E36 /40、F36 /40 船板使用条件苛刻，为了 保证船板具有良好的焊接性能及低温韧性，对化学 成分中碳当量要求比较严格． TMCP 工艺交货状态 的碳当量 Ceq要求如表 3 所示． 表 3 碳当量要求 Table 3 Requirements of carbon equivalent 钢级 碳当量，Ceq /% 钢板厚度≤50 mm 钢板厚度 ＞ 50 ～ 100 mm E36 /F36 ≤0. 38 ≤0. 40 E40 /F40 ≤0. 40 ≤0. 42 注: Ceq = wC + wMn /6 + ( wCr + wMo + wV ) /5 + ( wNi + wCu ) /15． 1. 2. 2 厚规格钢板的心部力学性能 船板对力学性能均匀性要求严格，各国船级社 认证时均要考察钢板不同位置的力学性能，因此如 何提高钢板性能均匀性，确保钢板心部的力学性能， 是开发 E /F 级高强船板关键之一． 1. 2. 3 低温韧性 E、F 级船板要求 － 40 ℃、－ 60 ℃ 低温冲击及该 温度下的应变时效冲击，尤其是船级社认证时对常 规冲击性能要求更加严格，E、F 级需要保证钢板各 个部位 － 60 ℃、－ 80 ℃ 的冲击性能． 严格控制钢中 P、S 有害元素的含量以及［N］含量，确保钢板的低 温冲击性能以及应变时效冲击性能． 1. 2. 4 钢板拉伸性能无厚度规格效应 船板随着厚度规格的增加，拉伸性能指标要求 不变，即无厚度规格效应． 而且在低碳当量的条件 ·109·