随着海洋资源的开发，对适合海洋工作环境的大型海洋平台和舰船的需求越来越迫切。海洋环境气象条件复杂，对海洋设备的腐蚀性强，而且不同深度海水温度迥异，这就对海洋平台和舰船用海工钢特厚板提出了更为严苛的要求［1］。为了保证海工钢特厚板的性能，一般要求铸坯的厚度要达到300 mm以上［2］，然而在凝固过程中，特厚板坯锭容易出现偏析、疏松、缩孔等内部缺陷，而海工钢特厚板在使用过程中需承受非常大的应力，这容易导致特厚板的抗层状撕裂性能变差。另一方面，对海工钢特厚板的表面质量要求也愈加严格，要求表面不能存在表面粗糙、表面褶皱、重皮等缺陷，而且单件钢板的总修磨面积不能大于2%，单个修磨面积不能大于0.25 m2。控制海工钢特厚板的内部质量和表面质量，提高海工钢特厚板的加工性能和使用性能，对实现海洋平台和舰船的大型化发展具有重要意义。本文主要从海工钢质量、特厚板生产方法及主要质量问题、特厚板的品种开发等方面进行了论述和分析，提出了海工钢特厚板的发展趋势。

1 海工钢的质量要求

1.1 高强度

随着海洋平台和舰船的大型化发展，为了保证设备的使用性能，对特厚板的强度提出了新的要求。高强度可以降低船舶及海洋平台自身的重量，增大承载能力。以自升式海洋平台为例，抗拉强度需要达到800 MPa以上，所使用的特厚板的厚度需要达到150 mm以上［2-3］。新日铁采用TMCP生产了厚度为16～70 mm、屈服强度为500 MPa、抗拉强度为650 MPa的海洋用平台钢［1］。国内外海工钢特厚板的厚度及屈服强度见表1。由表中数据可以看出，高强度是未来海工钢发展的方向。

 

表1 海工钢特厚板的厚度及屈服强度Tab.1 Thickness and yield strength of Marine extra-thick steel plate

  

牌号OX812 SE702 DSE690V HT80厚度/mm 30～100 30～100 30～100 210屈服强度/MPa 690 750 700 700

1.2 低温韧性

海洋资源由浅海向深海移动，从海洋表面向海洋内部深入，温度不断降低，当温度降低到一个临界温度时，材料会由韧性状态转变成脆性状态，冲击吸收功会明显下降，材料容易发生脆断。为了防止这种现象，必须提高材料的低温韧性。李本海等人［4］通过添加一定量的镍含量来改善低温韧性，韧-脆转变温度可以达到-60℃。钢板的轧制过程具有细化晶粒及组织的作用［5］，江苏沙钢集团通过细化晶粒来提高强度和韧性。武钢的陆在学等人［6］成功试制的海洋钻井平台A710-PT钢，钢板性能较稳定，钢板低温韧性在-40℃时冲击功平均值接近300 J，可满足一部分钻井平台的使用要求。德国迪林根钢铁公司开发的用于北极库页岛的S450钢在-60℃时的冲击功超过300 J，很好地满足了该海域资源开发的需要。

1.3 良好的焊接性能

焊接是连接各结构件最常用的方法，也是建造海洋平台和船舶的普遍方法。常用的焊接方法有埋弧自动焊、手工电弧焊、气电渣焊及半自动焊等，而平台用钢必须匹配这些焊接方法才能满足制造要求，焊接性能直接影响材料焊后力学性能和焊接效果。在钢中影响焊接性能的最大因素是碳含量，含碳量越低，其焊接性越好。一般来说，低碳钢焊接性能优良。此外，合金元素对焊接性能也将产生一定的影响，合金钢的焊接性比非合金钢差。因此，优化钢的成分，调控碳含量和合金元素含量，提高焊接接头低温韧性，可以提高焊接性能［7，8］。

1.4 抗层状撕裂性

特厚钢板被广泛应用于海洋采油平台、高层建筑、船舶等大型工程中。由于其工作环境受力比较复杂，要求沿宽度的方向和长度的方向具备一定的力学性能。当铸坯和钢板在其轧制过程中沿其厚度方向存在性能缺陷时，在焊接时就会使特厚钢板沿厚度方向发生层状撕裂，从而导致其失去应有的承载能力，对特厚钢板的性能产生非常大的影响。这就要求特厚板的厚度方向具有良好的抗层状撕裂能力，即Z向性能。余宏伟等［9］认为在一定的拉速下，连铸过热度高，会导致特厚板的铸坯中心产生严重的成分偏析，从而导致钢板的抗层状撕裂性能差。张鑫等［10］认为，对特厚钢板的轧制过程实施分段冷却控制和加速冷却的工艺流程，可以使特厚钢板获得良好的抗层状撕裂能力。

1.5 耐腐蚀性

电渣重熔渣系的选择对钢锭的表面和内部质量有很大的影响。随着大型板坯的广泛使用，对其表面和内部质量提出了更加严格的要求。为了达到产品的要求，在70%CaF2-30%Al2O3渣（即ANF-6渣）的基础上开发了三元、四元、五元等多种渣系。英国学者G.Hoyle［21］通过理论分析，指出金属熔池结构是影响海工钢特厚板内部和表面质量的重要因素。

 

表2 耐海水腐蚀钢材［1］Tab.2 Seawater corrosion-resistant steels

  

生产公司美钢铁公司日住友金属新日本制铁日神户制铁日神户制铁用途钢板桩钢管桩要求飞溅带、全浸带耐蚀的结构要求全浸带、飞溅带耐蚀的结构要求飞溅带耐蚀的结构主要合金元素Ni，Cu，P Cr，Cu Cr，Cu Cr，Cu，Al Cr，Cu，Mo

2 特厚板的生产方法及质量问题

2.3.2 特厚板坯电渣锭内部和表面质量的控制

2.1 模铸生产过程中存在的主要问题

模铸和连铸相比，工艺流程制造周期长，铸锭需要进行开坯，切头去尾，铸锭的利用率低，不能满足经济发展的需求［12］。另一方面，在模铸生产过程中，模铸扁锭虽然可以满足厚度的要求，但其凝固质量差，随着钢锭厚度增加，凝固过程中容易产生偏析、缩孔、疏松、气孔等冶金缺陷，无法满足制造高品质厚板的要求。大型模铸扁锭由于直径和厚度大，凝固时间过长，在凝固过程中表面和芯部的冷却速度差异大，铸锭表面和内部的成分含量不同，内部疏松和缩孔产生的几率大大提高。此外，如果大钢锭的锻造比太小，钢锭在锻造后内部的质量缺陷难以消除，无法满足海工钢特厚板的质量要求和使用要求［13］。

2.2 连铸生产过程中存在的主要问题

目前，京杭运河全线船闸通航建设标准为长230 m、宽23 m，按原《办法》45 m长与10.8 m宽的船型，一闸可排放10艘。若推行过大尺度船型，闸室面积将无法得到有效利用，对过闸效率产生一定影响。

采用连铸法生产中厚板是一种高效、节能、廉价的生产方式。然而，连铸坯的质量与连铸生产时的冷却系数、弯曲矫直应变和弯曲矫直力等工艺参数的选择关系密切［14］。当铸坯的厚度超过一定限度后，在轧制的过程中会出现微细孔隙、疏松和裂纹，图1所示为裂纹处的扫描电镜照片。另外，连铸生产过程中由于强制冷却的作用造成柱状晶组织发达，低熔点的合金元素、金属氧化物夹杂会向铸坯中心部位偏聚，使得特厚板产生中心偏析、疏松以及裂纹等内部缺陷。由于上述因素的限制，海工钢特厚板的生产通常不使用连铸法生产。

  

图1 钢坯轧制裂纹处扫描照片，×1000Fig.1 Scanning photos showing the crack，×1000

2.3 电渣重熔生产特厚板的现状

电渣重熔是生产高品质海工钢特厚板的主要方法。电渣重熔的优点体现在五个方面：第一，重熔过程是在一个相对纯净的环境中进行，重熔锭中的夹杂物含量较之模铸和连铸要少，使得重熔锭在后续的加工过程没有应力集中；第二，重熔锭的凝固组织致密，在较宽的温度范围内有良好的加工塑性，可以允许更小的加工压缩比；第三，电渣重熔法可以生产大尺寸、大截面的铸锭，可以满足海工钢特厚板的需求；第四，新研发的抽锭式电渣重熔法可以控制重熔锭的凝固方向，使材料的横向塑性、韧性大大提高，各向异性得到显著改善。第五，与模铸相比，电渣重熔特厚板的成材率可提高9%～18%［15］。目前已经广泛采用电渣重熔锭作为大型板坯和特厚板的原始坯料，主要用于生产高品质特厚板。图2所示为电渣锭低倍下的截面图，可以看出，重熔锭的凝固组织致密，径向结晶，没有疏松和裂纹，加工性能优越。

我院2017年1－6月住院患者曲美他嗪使用合理性评价…………………………………………………… 杨晓娟等（16）：2273

  

图2 电渣重熔锭的低倍截面图Fig.2 Macrograph of electroslag remelting ingot（a.transverse cross-section b.longitudinal cross-section）

在世界经济体制不断变革的今天，企业成本会计核算与管理工作也需要不断变革，尤其对于工业企业来说更是如此。因此，工业企业成本会计关注的焦点，也早已转变为怎样加强工业企业成本会计核算与管理工作。企业的资本成本决策工作对于企业的质量、进程、成本管理等工作都有着一定程度的影响效果，近年来，如何有效提高企业资本成本决策工作的效率成为了各界关注的焦点，而随着新颖的管理技术在我国的普及，其在许多企业的资本成本决策工作中得到了较为广泛的应用，给各项带来了较好的效益。笔者以当前我国工业企业的实际情况为出发点，结合现实的影响因素，对如何加强工业企业成本会计核算与管理提出几点对策，仅供参考。

 

表3 国外水面舰艇用钢的S、P含量测定Tab.3 DMeasured S and P contents in steels used in surface warships abroad

  

屈服强度等级/MPa＜390 390～500＞500～700＞700规定范围w（S）≤0.04%w（P）≤0.04%w（S）≤0.035%w（P）≤0.04%w（S）≤0.025%w（P）≤0.03%w（S）≤0.02%w（P）≤0.025%实际含量范围w（S）=0.008%～0.032%w（P）=0.010%～0.028%w（S）=0.005%～0.024%w（P）=0.010%～0.025%w（S）=0.003%～0.015%w（P）=0.008%～0.020%w（S）=0.002%～0.008%w（P）=0.008%～0.012%平均含量水平w（S）=0.014%w（P）=0.020%w（S）=0.012%w（P）=0.018%w（S）=0.009%w（P）=0.014%w（S）=0.004%w（P）=0.010%

从调整钢的强度、改善低温韧性等角度而言，钢中Cr、Ni、Mo等元素的含量对钢的性能有较大影响。从改善钢的耐海水腐蚀性的角度而言，钢中的P元素起到至关重要的作用，当P与Cu联合时，会在钢的表面形成耐腐蚀锈层，进而提高钢的耐腐蚀性能［17-18］。但P元素过多时，易向晶界处偏聚，反而会降低钢的耐海水腐蚀性。在电渣重熔海工钢特厚板过程中，有害元素的控制变得尤为重要，通常采用调整渣系成分和加脱氧剂的方法来调控钢中有害元素的含量。

特厚板主要用于制造海洋平台、大型军舰、坦克装甲、核电站等特殊领域，特厚板的生产能力直接影响国民经济建设和国防建设。在我国，一般将厚度在20～60 mm的钢板称为厚板，厚度大于60 mm的称为特厚板，大于120 mm的称为极厚板。目前生产厚板坯和特厚板坯的主要方法有模铸、连铸和电渣重熔。由于对特厚板的质量要求越来越高，高于150 mm以上的钢板通常采用电渣重熔（Electroslag remelting，ESR）及锻压方式生产，低于150 mm以下钢板通常采用模铸的方法，而连铸一般生产中厚板，因此ESR法是生产高品质海工钢特厚板的主要方法。

在电渣重熔生产特厚板的过程中，特厚板的主要内部质量缺陷是疏松和偏析，而主要表面质量缺陷是波纹、重皮、漏渣、凹陷、铸锭不饱满［19］。当电极的熔化速度不够大或者供电功率低时，重熔锭表面容易产生波纹；同时，渣皮的厚度也会影响重熔锭的表面质量。当渣皮厚度保持不变或变化量很小时，重熔锭表面成型性较好且表面光滑；当重熔锭表面的某一部位渣皮的厚度发生剧变时，则会在该部位发生渣沟、重皮、漏渣等铸锭表面缺陷。渣系的黏度对电渣重熔钢锭的表面质量影响也很大，在生产特厚板过程中，渣系的高温黏度越低，黏度稳定性越好，对提高铸锭的表面质量越有利［20］。电渣重熔过程稳定期的示意图如图3所示。

在“非遗”传承过程中，随着社会的进步和文化普及，树状传承模式得到了越来越普遍的应用。这一模式以某一传承路径为主线，衍生出各支派、各层级、小众化的文化传承保护的多种方式。溢出的交错组合的旁支，凭借其稳定的文化主干维系在一起。京剧、淮海戏等戏曲，镇江香醋、绿茶的制作技艺，太极拳、形意拳、大成拳、少林拳等拳术，这些文化项目传承内容丰富，门派林立，各门派及其传承人都有独门绝技。传承保护机制较为灵活，既有群体或个人传承保护，也有机构、组织传承保护。故而，这些文化项目应对社会蜕变的能力较强、方法较多，所处的社会生态环境和存续状态也比较好。

2.3.1电渣重熔特厚板过程中有害元素含量的控制海工钢的用途多样，不同的用途，对材料性能的要求不同。国外水面舰艇用钢中S、P含量的要求列于表3［16］。

  

图3 ESR钢锭金属熔池形状示意图Fig.3 Schematic diagram of metal molten pool shape in an electroslag remelting ingot

高耐腐蚀性是在新形势下对海工钢特厚板提出的新要求。国外对耐海洋环境腐蚀用钢的研发于20世纪30年代开始，其中以美国和日本等发达国家为代表。其中美国于1946年开发出具有耐海洋飞溅区腐蚀性能的钢板，研制出了耐腐蚀性能良好的Ni-Cu-P系的低合金钢。同时，日本对耐腐蚀性钢的经济性、耐腐蚀性、焊接性等方面进行了研究，如为了降低生产成本，将价格昂贵的添加元素Ni替换为Cr；为了提高钢板的耐腐蚀性，考虑了Cr或Ni-Cu-P以外的其他元素，如研究了A1，Co，Mo，Nb，Ti等元素对钢材的耐腐蚀性能的影响；同时为了扩大钢板的应用范围，着重提高了钢板的可焊接性能和可加工性能，研发出Cu-Cr-Al，Cu-Cr-P，Cu-Cr-Mo系列耐腐蚀性钢材［11］。表2为常见的耐海水腐蚀的钢材。

由于各地油品性质、组分、密度等不同，难以找到一种普适的油品掺混黏度预测模型[3]，于是一些学者在大量实验或半理论的基础上，对现存的一些模型进行修正，如利用两种组分原油各占一半的混合原油黏度为基础进行修正而得到一些新的模型。根据黏度的函数形式不同，大体上可分为以下4类模型。

3 海工钢特厚板的品种开发及使用

通常海洋工程用钢主要有以下几大类：轧制钢材、钢管、钢锻件、钢铸件［22］。轧制钢材按强度等级一般分为一般强度钢、高强度钢和超高强度钢3类；钢管则主要为无缝钢管和焊接钢管；钢锻件和钢铸件按化学成分分为碳锰钢、合金钢和不锈钢。海工钢特厚板的国内外的牌号详见表4和表5。

 

表4 国内船舶及海工钢牌号及最小屈服强度Tab.4 Marine steel grades and minimum yield strength used in domestic ships

  

等级一般强度高强度超高强度最小屈服强度/MPa≥235≥315≥355≥390≥420≥460≥500≥550≥620≥690牌号A、B、D、E AH32、DH32、EH32、FH32 AH36、DH36、EH36、FH36 AH40、DH40、EH40、FH40 AH420、DH420、EH420、FH420 AH460、DH460、EH460、FH460 AH500、DH500、EH500、FH500 AH550、DH550、EH550、FH550 AH620、DH620、EH620、FH620 AH690、DH690、EH690、FH690

 

表5 国外船舶及海工钢牌号Tab.5 Marine steel grades used in foreign ships

  

级别（屈服强度/MPa）350 420 460牌号En10225的S355、API的API2w-50、API2H-50、BS7191的350EM、船标的E36 En10225的S420、API的API2w-60、API2Y-60、船标的E40、E420等En10225的S460、船标的E460

4 发展趋势

海工钢特厚板的应用领域广泛，在诸多环境下，对海工钢特厚板使用特性有了新的限定，其中的低温性能和冷加工能力被认为是必备因素［23-24］。我国的船舶与海工用钢能满足市场的需求，但高性能的特殊钢与国外还有明显的差距。目前我国在EH40以下的海工钢材已经完全可自产，鞍钢已成功研制出F620、F690超高强度海工钢，综合性能优良。由于海洋平台的大型化，海工钢厚度普遍在60 mm以上，如自升式海洋平台升降齿条机构所需的齿条板厚度最大达到了259 mm。钢板太厚会导致心部组织成分不均匀，造成力学性能不均匀、心部韧性降低、焊接热影响区（HAZ）韧性恶化等问题，容易发生焊接接头开裂、Z向性能降低，甚至出现层状撕裂。所以，在要求钢板超高厚度的同时，优良的可焊接性和抗层状撕裂能力成为了将来的发展方向。

研究表明传统模铸法生产特厚板的工艺效率低，坯料的成材率低，一般在75%左右［25］。电渣重熔法能够通过控制熔池体积有效地减小钢锭心部偏析和内部疏松［26-27］，但其控制能力受到熔池结构的制约。金属熔池的结构与冶炼功率、填充比、渣系的选择、结晶器与底水箱的冷却强度有关。而使用传统的电渣重熔法，底水箱对重熔锭的冷却强度随着重熔锭凝固高度的上升而变弱；结晶器对重熔锭的冷却强度受到金属凝固收缩与结晶器之间产生的气隙的影响，这将导致冶炼特厚板存在内部质量和表面质量之间的矛盾。通过改善结晶器的锥度和金属熔池的结构，采用抽锭式电渣重熔从理论上可以解决海工钢特厚板存在的质量问题。例如，熊涛［28］提出采用电炉与电渣重熔相结合的方法生产出屈服强度至少为650 MPa，厚度大于114 mm，成本较低的海洋平台用齿条钢。

5 总结

随着海工钢特厚板的需求不断增大，对海工钢特厚板的质量要求也愈加严格。提高海工钢特厚板的高温强度、低温韧性、耐腐蚀性变得越来越重要。而在生产海工钢特厚板的方法中，电渣重熔法因其独特的冶金特点，通过改善金属熔池结构可以保证特厚板凝固组织致密，表面质量和内部质量均可以达到质量要求。因此，使用电渣重熔法冶炼高品质海工钢特厚板将成为必然趋势。

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