机械结构钢厚板用户手册
Machinery Structural Heavy Plate

宝山钢铁股份有限公司 | BAOSHAN IRON & STEEL CO., LTD.

5m厚板产线简介 | INTRODUCTION OF 5-METER HEAVY PLATE MILL

宝钢5m厚板产线于2005年投产,年生产能力为180万吨,主要装备由德国SMS和SIE提供,热处理炉由LOI提供。

产线核心装备包括:万吨轧机、预矫直机、直接淬火装备(DQ)、层流冷却装备、热矫直机、热处理炉、剪切机及在线探伤设备。

核心控制技术:轧制板形控制、高精度厚度公差控制、大冷速均匀冷却技术、高效矫直、无氧化均匀加热等,可满足用户对表面质量、板形、力学性能均匀性的严苛要求。

主要产品范围:机械结构钢厚板、高等级船舶和海洋平台用钢、压力容器和核电用钢、管线钢等,广泛应用于国家先进装备制造业和重大工程。

产品和产线特征 | PRODUCTS AND PROCESS FEATURES

特征类别 详细说明
产品交货状态及可供规格 交货状态:轧态、控制轧制、TMCP、直接淬火(DQ)、直接淬火+回火、正火、离线淬火+回火
最大规格:厚度200mm、宽度4800mm、长度25m、单重22.5吨
强度等级:可供应屈服强度1300MPa级超高强度钢板
高纯净度钢水 采用300吨转炉、LF、RH装备及BRP技术,残余元素含量低:
[P]≤50ppm、[S]≤10ppm、[O]≤20ppm、[H]≤1.5ppm
板坯质量好 连铸坯采用电磁搅拌和轻压下技术,有效控制中心偏析、夹杂物及内部质量
良好的表面质量 表面缺陷深度≤0.2mm;
深度0.05-0.2mm的缺陷占表面积比例≤2%;
表面粗糙度≤70μm
板形控制技术 采用CVC轧机和自动化系统控制轧态板形;
通过冷却段水量控制及矫直技术控制DQ、TMCP和热处理态板形;
钢板不平度可达3mm/m
尺寸精度控制技术 精轧机配备AGC系统,长度方向厚度变化量≤0.5mm;
供货厚度进阶0.1mm,宽度进阶1mm

产品系列介绍 | INTRODUCTION OF MAIN PRODUCTS

3.1 B-WELDY系列高强度钢板 | B-WELDY Series High Strength Heavy Plates

应用范围 | Application

混凝土泵车(臂架、车架、支腿、转台);工程起重机(吊臂、转台、车架);履带式起重机(拉板、转台、履带梁);港口起重机(臂架);正面吊、叉车、风机、自卸车等。

牌号 | Brand 交货状态 | Delivery Condition 化学成分(max. %) | Chemical Composition
BWELDY700QL2/4、BWELDY700QL2/4-LC(低碳当量)
BWELDY900QL2/4、BWELDY900QL2/4-LC(低碳当量)
BWELDY960QL2/4、BWELDY1100QL2/4
离线淬火+回火 | Quenched and Tempered C≤0.22,Si≤0.86,Mn≤1.80,P≤0.025,S≤0.012,Ti≤0.07,V≤0.14
符合EN10025-6或GB/T16270规定
强度级别(MPa) 厚度(mm) 屈服强度Rp0.2(MPa)≥ 抗拉强度Rm(MPa) 伸长率A5(%)≥ 冲击功AKV(J)≥ 碳当量CEV(%)≤
7008-50700780-94014-20℃:470.55(低碳当量≤0.43)
>50-100660760-94014-40℃:340.60
9008-50900940-115012-20℃:400.60(低碳当量≤0.58)
>50-80840880-115012-40℃:30
9608-50960980-115012-20℃:400.60
>50-60900920-115012-40℃:30
>60-80860880-115012-40℃:27
11008-301150≥125020-20℃:30;-40℃:278-25mm:0.60;>25mm:0.75

注:B-WELDY系列高强钢具有良好的表面质量、板形和内质,力学性能均匀性良好。(CEV计算公式:CEV=C+Mn/6+Cr/5+Mo/5+V/5+Ni/15+Cu/15)

3.2 CF系列高强度钢板 | CF Series High Strength Heavy Plates

应用范围 | Application

煤矿液压支架(顶梁、掩护梁、连杆、底座);铲斗、工程车辆等。

牌号 | Brand 交货状态 | Delivery Condition 化学成分(max. %) | Chemical Composition
Q500CFC/D、Q550CFC/D、Q620CFD/E、Q690CFC/D、Q690HP(焊接不预热)、Q890CFD、Q1150CFC/D DQ/DQ+T(直接淬火/直接淬火+回火) C≤0.12,Si≤0.50,Mn≤2.20,P≤0.025,S≤0.012,Ti≤0.07,V≤0.14
强度级别(MPa) 厚度(mm) 屈服强度Rp0.2(MPa)≥ 抗拉强度Rm(MPa)≥ 伸长率A50(%)≥ 冲击功AKV(J)≥ 焊接裂纹敏感性指数Pcm(%)≤
5008-50500610170℃:470.20
>50-10048061017-20℃:400.25
5508-50550670160℃:470.23
>50-10053067016-20℃:400.23
6208-5062071015-20℃:400.25
>50-9060071015-40℃:300.25
69016-6069077014-20℃:400.28(焊接不预热≤0.20)
89012-6089094012-20℃:40≤40mm:0.26;>40-60mm:0.28
115020-401150117010-20℃:30协议约定

注:CF系列高强钢具有低焊接裂纹敏感性指数(Pcm)和良好的焊接性能。

3.3 BPM系列高强度钢板 | BPM Series High Strength Heavy Plates

应用范围 | Application

船用浮吊、港口机械等。

牌号 | Brand 交货状态 | Delivery Condition 化学成分(max. %) | Chemical Composition
BPM500E、BPM690E DQ/DQ+T(直接淬火/直接淬火+回火) C≤0.12,Si≤0.50,Mn≤2.20,P≤0.025,S≤0.012,Ti≤0.07,V≤0.14
强度级别(MPa) 厚度(mm) 屈服强度Rp0.2(MPa)≥ 抗拉强度Rm(MPa)≥ 伸长率A50(%)≥ 冲击功AKV(J)≥ 焊接裂纹敏感性指数Pcm(%)≤
5008-5050061017-40℃:400.20
>50-10048061017-40℃:400.25
6908-5069077014-40℃:400.25

注:BPM系列高强钢具有良好的低温性能和焊接性能。

使用说明 | APPLICATION METHODS

4.1 弯曲性能 | Bending

钢板可进行弯曲加工,需控制折弯半径和角度,试样加工需符合GB/T2975标准(去除剪切/火焰切割的应变区和热影响区,边部可倒圆,倒圆半径≤试样厚度的1/10)。

支辊式弯曲试验参数:支辊长度>试样宽度,支辊半径=1-10倍试样厚度,支辊间距公式:\(l=(d+3a) \pm 0.5a\)(试验期间保持不变),弯曲压头宽度>试样宽度。

折弯力计算公式:\(p=\frac{1.6 \times b \times t^{2} \times R_{m}}{10000 \times W}\)
其中:p-折弯力(t);b-钢板宽度(mm);t-钢板厚度(mm);\(R_{m}\)-钢板抗拉强度(MPa);W-下模开口距离(mm)

牌号 | Brand 弯曲角度 厚度(mm) 方向(C-平行纵向;L-垂直纵向) 上模半径(R=a×倍数) 下模开口度(W=a×倍数) 折弯力(吨) 回弹角
BWELDY700QL2/4 (-LC)90°8≤t<20CR=3aW=8.5a2756-10°
t≥20CR=4aW=10a
BWELDY900QL2/490°10≤t<20CR=4aW=10a3238-12°
t≥20CR=5aW=12a
BWELDY960QL2/490°10≤t<20CR=4aW=10a3368-12°
t≥20CR=5aW=12a
BWELDY1100QL2/490°10≤t<20CR=5aW=12a44811-18°
t≥20CR=6aW=14a
Q500CFC/D、BPM500E90°8≤t<20CR=3aW=8.5a2303-6°
t≥20CR=4aW=10a
Q550CFC/D90°8≤t<20CR=3aW=8.5a2404-8°
t≥20CR=4aW=10a
Q620CFD/E90°8≤t<20CR=3aW=8.5a2566-10°
t≥20CR=4aW=10a
Q690CFC/D、BPM690E、Q690HP*90°8≤t<20CR=3aW=8.5a2696-10°
t≥20CR=4aW=10a
Q890CFC/D90°10≤t<20CR=4aW=10a3148-12°
t≥20CR=5aW=12a

注:折弯力计算基于板厚10mm、板宽2000mm、下模宽度100mm、Rm取典型值;a-钢板厚度。

4.2 剪切 | Shears

高强度钢板可剪切,剪切力随钢板强度增加而增大,需选用坚硬、锋利且稍带圆边的剪刃;剪刃间隙与钢板强度正相关(强度越高,间隙越大)。

注意:屈服强度1100MPa级超高强度钢板不建议剪切,推荐采用等离子切割。

牌号 | Brand 剪刃间隙(△=%t) 剪刃倾斜角(°)
BWELDY700QL2/4 (-LC)10-153-5
BWELDY900QL2/4、BWELDY960QL2/413-163-5
Q500CFC/D、BPM500E8-112-5
Q550CFC/D9-122-5
Q620CFD/E10-143-5
Q690CFC/D、BPM690E、Q690HP*12-153-5
Q890CFC/D13-163-5

4.3 切割 | Cutting

机械结构高强钢可采用火焰或等离子切割,不同牌号钢板切割参数如下:

钢板牌号 厚度(mm) 环境温度 切割前预热 预热区域(mm) 切割后保温 备注
Q690CF/BWELDY700Q≤40
>40~60≥20℃切割件数>2件时,切割后尽快堆垛保温
<20℃100~250℃割缝两侧各200保温棉覆盖24小时
Q890CFD/BWELDY900Q/BWELDY960Q≤30
>30~60≥20℃切割件数>2件时,切割后尽快堆垛保温
<20℃150~250℃割缝两侧各200保温棉覆盖24小时

4.4 焊接 | Welding

注意:屈服强度690MPa及以上钢板不推荐使用药芯焊丝;屈服强度890MPa及以上钢板禁用药芯焊丝。

4.4.1 焊接方法与焊材 | Welding Methods & Materials

牌号 | Brand 碳当量CEV(%) 焊接方法(环境20℃) 预热温度 配套焊材
BWELDY700QL2/4 (-LC)0.40-0.55GMAW(气体保护焊)≤20mm:不预热;>20-40mm:100℃;>40-60mm:150℃BH700/800-Ⅱ(宝钢)、奥林康Carbonfill NiMoCr、伯乐GM100
BWELDY900QL2/4、BWELDY960QL2/40.55-0.60GMAW≤12mm:100℃;>12-40mm:150℃;>40-50mm:175℃BH800/900-Ⅱ(宝钢)、奥林康Carbonfill 2NiMoCr、伯乐GM120
BWELDY1100QL2/40.55-0.68GMAW≤12mm:125℃;>12-30mm:175℃根据结构件需求选用(如BHG-3、GHS70、HS-70)
Q500CFC/D、BPM500EGMAW8-40mm:不预热;>40-100mm:100℃BHG-3(昆山中冶宝钢)、GHS70(北京钢铁研究院)、HS-70(哈尔滨焊接研究所)
Q550CFC/D、Q620CFD/E0.38-0.50GMAW8-40mm:不预热;>40-100mm(Q550)/90mm(Q620):100℃同Q500CFC/D系列
Q690CFC/D、BPM690E、Q690HP*0.38-0.58GMAW8-20mm:不预热;>20-40mm:80-120℃;>40-60mm:120-150℃(Q690HP可不预热)BH700/800-Ⅱ(宝钢)、GHS80、HS-80
Q890CFC/D0.50-0.58GMAW8-30mm:120-150℃;>40-50mm:150-200℃BH800-Ⅱ、BH900-Ⅱ(宝钢)

4.4.2 焊接工艺参数 | Welding Parameters

牌号 | Brand 厚度(mm) 焊丝直径(mm) 焊接电流(A) 电弧电压(V) 焊接速度(mm/s) 层间温度(℃)≤ 干伸长(mm) 保护气体 线能量(kJ/mm)≤
BWELDY700QL2/48~50Ø1.2160~32020~325~820016~2080%Ar+20%CO₂1.5
BWELDY900QL2/4、BWELDY960QL2/48~50Ø1.2160~32020~326~920016~2080%Ar+20%CO₂1.5
Q500CFC/D、BPM500E、Q550CFC/D8-60Ø1.2/1.6160~36020~345~820016~2080%Ar+20%CO₂2.5
Q620CFD/E8-50Ø1.2/1.6160~36020~345~820016~2080%Ar+20%CO₂2.5
Q690CFC/D、BPM690E、Q690HP16-60Ø1.2160~32020~325~820016~2080%Ar+20%CO₂2.0
Q890CFC/D12-60Ø1.2160~32020~326~920016~2080%Ar+20%CO₂1.8

注:气体保护焊推荐多道多层焊接,禁止纵向和横向摆动;平位置中厚板对接接头参考:打底焊200~240A/22~26V,填充/盖面260~300A/28~31V,定位焊260~280A/30V。

4.4.3 焊后热处理 | Postweld Heat Treatment

牌号 | Brand 150~250℃后热 250~350℃消氢 450~500℃消除应力 其他热处理(正火/调质)
BWELDY700QL2/4、BWELDY900QL2/4、BWELDY960QL2/4推荐推荐慎用禁用
Q500CFC/D、BPM500E、Q550CFC/D、Q620CFD/E推荐推荐慎用禁用
Q690CFC/D、BPM690E、Q690HP、Q890CFC/D推荐推荐可用禁用

注:为防止冷裂纹并保证接头性能,推荐焊后采用后热或消氢处理(二选一);板厚>30mm且承受Z向拉伸应力的焊接结构,建议焊接完成30~50%焊道时进行消氢处理。

抗裂纹起裂和止裂能力 | ANTI CRACK CAPACITY

宝钢高强度钢板微观组织以贝氏体、贝氏体+马氏体板条为主,板条间含残余奥氏体或马氏体,具有良好的抑制裂纹起裂和止裂功能(以Q690CFD为例)。

仪器化冲击实验表明:裂纹形成功为最大载荷点前吸收能量,裂纹扩展功为最大载荷点后吸收能量;可通过实验计算动态屈服强度和动态抗拉强度。

动态屈服强度计算公式:\(\sigma_{y d}=\frac{2.99 F_{y d} S}{4 B\left(W-a_{0}\right)^{2}}\)
其中:\(\sigma_{y d}\)-动态屈服强度(MPa);\(F_{y d}\)-屈服应力(kN);S-两支座间距(mm);B-试样厚度(mm);\(W-a_{0}\)-韧带宽度(mm)

实验温度(℃) 裂纹形成功(J) 裂纹扩展功(J) 冲击功AKV(J) 屈服应力Fyd(kN) 动态屈服强度σyd(MPa) 最大加载应力Fmax(kN) 动态抗拉强度σbd(MPa)
09316826118.8287923.401093
-2062.5190.525319.3290324.241132
-406217924119.8592724.651152

注:Q690CFD钢板在0℃、-20℃、-40℃下的裂纹扩展功分别为168J、190.5J、179J,表明裂纹扩展需消耗较多能量;-20℃冲击断口以韧窝状为主,呈韧性断裂特征。

钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差 | DIMENSION

宝钢采用高精度轧制技术,有效控制钢板厚度公差和同板差,产品符合《GB/T709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》。

可根据用户需求在技术协议中约定高精度厚度偏差;钢板切割后板形良好,满足高精度加工要求。

加工成型 | MACHINE-SHAPING

宝钢钢板加工成型后结构稳定性良好,例如采用Q890CFD钢板生产的大采高煤矿液压支架,已通过27000次压架寿命试验。

可根据用户需求提供结构件有限元分析服务。

技术支持与咨询 | TECHNICAL SUPPORT

联系人 | Contact Person 联系电话 | Phone Number 服务类型 | Service Type
姚连登 | Liandeng Yao021-26647182;15021195961技术咨询 | Technical Consultation
赵四新 | Sixin Zhao021-26641019;13801865829
张向葵 | Xiangkui Zhang021-26642550;13671660696技术服务咨询 | Technical Service
刘劲松 | Jingsong Liu021-26642543;13564306946