侯登義

(山東鋼鐵集團(tuán)有限公司)

300 MPa級耐融鋅腐蝕鋼板生產(chǎn)實(shí)踐

侯登義

(山東鋼鐵集團(tuán)有限公司)

介紹了300 MPa級耐融鋅腐蝕鋼板的工藝流程及生產(chǎn)過程控制情況。采用LF與RH爐外精煉，大幅度降低P、S等有害元素含量，有效減少了非金屬夾雜物。通過軟吹氬和控制液面波動，解決了連鑄澆注粘結(jié)問題，保證連鑄生產(chǎn)順行。軋制時采用高溫階段加大壓下量提高變形滲透率，并控制精軋階段終軋溫度，提高了鋼板表面質(zhì)量，保證了金相組織和性能要求。

融鋅腐蝕 低碳低硅 生產(chǎn)實(shí)踐

0 引言

在熱鍍鋅工藝中，鋅液溫度一般為440 ℃～460 ℃[1],鋼制鍍鋅鍋,因其導(dǎo)熱性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，適應(yīng)范圍大，被廣泛應(yīng)用于熱鍍鋅行業(yè)。由于鋅液對鋅鍋有強(qiáng)烈的鋅蝕，這種腐蝕主要表現(xiàn)為通過形成Fe-Zn化合物的方式不斷將鋅鍋腐蝕消耗，以鋅渣形式沉淀到鋅鍋底部，造成鋼制鋅鍋的漏鋅而報廢[2]，因此提高鋅鍋耐蝕性是目前熱鍍鋅行業(yè)普遍關(guān)注的問題，采用“抗鋅液腐蝕鋼板”制造鋅鍋便是比較有效的途徑之一。

國內(nèi)現(xiàn)有的熱鍍鋅鍋一般采用較厚的08F等優(yōu)質(zhì)低碳鋼板焊接而成，平均使用約1年時間就由于腐蝕燒損就中途漏鋅報廢[3]。近年，山鋼濟(jì)鋼依托先進(jìn)的煉軋設(shè)備，專門為抗鋅腐蝕而研發(fā)了一種優(yōu)質(zhì)鋼板，該鋼種碳、硅、錳含量低，純凈度高，已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定批量生產(chǎn)。

1 鋼板的技術(shù)要求及工藝難點(diǎn)

耐鋅腐蝕鋼板的化學(xué)成分要求如表1，力學(xué)和工藝性能要求見表2。

表1 化學(xué)成分(熔煉分析)要求

表2 力學(xué)和工藝性能要求

從表1可以看出，低碳、低硅、低錳是該材質(zhì)的主要特點(diǎn)，此鋼終點(diǎn)鋼水氧化性強(qiáng)，僅能采用鋁脫氧，極易導(dǎo)致粘結(jié)漏鋼事故，因此連鑄工藝是關(guān)鍵工序，應(yīng)極力保證結(jié)晶器的潤滑和液面穩(wěn)定。

2 裝備情況及工藝路線

該鋼種主要以厚規(guī)格為主，單重較大，需要采用300 mm斷面連鑄坯，故在210 t轉(zhuǎn)爐冶煉， 該煉鋼區(qū)域配備有高效率KR鐵水預(yù)處理、210 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF精煉、RH精煉等裝備，具有連續(xù)彎曲、連續(xù)矯直功能的直弧型連鑄機(jī)可以保證較高的鑄坯質(zhì)量。4300 mm寬厚板軋鋼系統(tǒng)精軋機(jī)最大軋制力可以達(dá)到90,000 kN，為生產(chǎn)厚規(guī)格寬厚板提供有力保證。

結(jié)合該材質(zhì)的技術(shù)指標(biāo)要求和現(xiàn)場裝備條件，設(shè)定生產(chǎn)工藝路線為：KR鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→脫氧合金化→CAS精煉→LF精煉→RH真空循環(huán)脫氣→CCM連鑄→鑄坯切割→鑄坯熱裝熱送→加熱→高壓水除鱗→4300 mm軋機(jī)雙機(jī)架軋制→矯直→噴號→入庫。

3 冶煉工序

3.1 原料控制要求

采用優(yōu)質(zhì)廢鋼，鐵水必須進(jìn)行脫硫處理并除渣干凈，入爐前S≤0.005%，盡量降低硫含量以減輕LF的負(fù)擔(dān)。

3.2 轉(zhuǎn)爐冶煉

控制終點(diǎn)碳，防止鋼水過氧化，降低鋼中氧含量，一次拉碳成功，避免點(diǎn)吹，出鋼溫度控制在1640 ℃～1670 ℃。出鋼采用電解錳脫氧合金化，錳按目標(biāo)值控制；保證出鋼口良好、不散流并進(jìn)行擋渣操作，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣。喂鋁線前對氬氣流量進(jìn)行適當(dāng)控制保證化渣并有良好流動性。喂線后吹氬采用弱攪拌，鋼水不裸露。喂線后立即測溫、取樣、吊包。

3.3 精煉控制

LF精煉埋弧良好，控制處理時間，嚴(yán)禁多次重復(fù)加熱，盡量不調(diào)整鋁，減少回硅，防止硅成分超標(biāo)；RH精煉保真空時間不小于10min，破空后喂鈣鐵線，軟吹時間不小于15 min。通過精煉措施，鋼中雜質(zhì)元素含量P、S顯著下降，P含量降低95%以上，含量從0.02%～0.033%降為0.008%～0.011%；LF鋼包精煉對脫S效果特別明顯，將S含量從0.025%以上降為0.005%以下，降低一個數(shù)量級,同時鋼中條帶狀硫化物非金屬夾雜顯著減少，精煉后的非金屬夾雜物情況如圖1所示，表明精煉是一個必要工藝措施。

(a) 坯頭 (b) 坯尾

3.4 連鑄控制

二冷配水、振動采用低碳微合金鋼控制模式，采用低碳低硅保護(hù)渣，全程惰性氣體保護(hù)澆鑄，全程軟吹氬，確保鋼包水口自開，嚴(yán)禁敞澆，防止二次氧化；中包使用堿性覆蓋劑，每 3～4 爐根據(jù)中包渣層厚度排一次渣；中包目標(biāo)過熱度控制在10 ℃～25 ℃，拉速范圍0.70 m/min～0.90 m/min，正常情況下保持恒速澆注，結(jié)晶器液面波動不超過±5 mm。

4 軋鋼工序

4.1 加熱與軋制控制

鑄坯熱送，在爐加熱時間2.0 h～3.0 h，均熱溫度控制在1230 ℃～1280 ℃；徹底清理軋機(jī)異物，防止出現(xiàn)表面花斑或二次氧化鐵皮壓入；雙機(jī)架軋制，高溫階段加大壓下量提高變形滲透率，精軋階段終軋溫度870 ℃～900 ℃，軋后空冷。鋼板厚度公差按照[-0.20，+0.20]控制。

4.2 精整控制

火焰切割，清理切割毛刺。鋼板上下表面不允許有氣泡、結(jié)疤、裂紋、折疊、夾雜、麻坑、撕裂、輥印及壓入的氧化鐵皮等表面缺陷，鋼板表面不得出現(xiàn)魚鱗狀、蜘蛛網(wǎng)狀花紋。吊運(yùn)過程用包膠吊鉤或電磁吊，防止劃傷，堆垛均勻擺好墊塊，墊塊要求包膠，防水濺雨淋。

5 實(shí)物質(zhì)量

5.1 成分與性能

對實(shí)際交貨的2218 t訂單，厚度規(guī)格50 mm～60 mm，計86批鋼板進(jìn)行成分統(tǒng)計分析，對C、Si、Mn、P、S、Als六大元素的最大值、最小值、平均值做實(shí)際成分控制，見表3。

表3 實(shí)際成分控制表 / %

成分CSiMnPSAls最大值0．060．030．580．0170．0050．042最小值0．020．010．390．0080．0010．035平均值0．030．020．450．0120．0020．032

由表3可見，成分控制精準(zhǔn)，C、Si含量都在較低水平，平均值分別為0.03%、0.02%。

工藝力學(xué)性能初驗(yàn)一次合格率100%，對鋼板的實(shí)物性能進(jìn)行統(tǒng)計，情況見表4?？估瓘?qiáng)度平均值為322 MPa，最低值為302 MPa，最高值為338 MPa，完全達(dá)到設(shè)計要求(≥300 MPa)，延伸率平均值42%，較之技術(shù)要求富余量較大，冷彎檢驗(yàn)合格率為100%。

表4 鋼板實(shí)物力學(xué)性能

5.2 金相組織

對60 mm鋼板，在中心位置 和四分之一處進(jìn)行200倍金相檢驗(yàn)，如圖2所示。

(a)中心位置

(b) 四分之一位置

從圖2可以看出，鋼板金相組織呈典型的鐵素體-極少珠光體形態(tài)，形變誘導(dǎo)鐵素體在奧氏體晶界和晶內(nèi)普遍形成，其體積分?jǐn)?shù)達(dá)95%以上,多為等軸細(xì)晶鐵素體，粒徑尚可，少量的組織為大塊的多邊形鐵素體。這是因?yàn)樵诖髴?yīng)變條件下，細(xì)小鐵素體沿形變帶和拉長的奧氏體析出，同時形變促進(jìn)珠光體轉(zhuǎn)變，使珠光體變形，甚至碎化，致使珠光體分布于晶棱和三叉晶界，造成其內(nèi)部的鐵素體相與應(yīng)變強(qiáng)化鐵素體似呈連續(xù)狀態(tài)。這種組織形貌充分驗(yàn)證了鋼板的力學(xué)性能，因鐵素體組織屬典型軟相，對塑性的貢獻(xiàn)較為突出，故產(chǎn)品具有很大的延伸率，而強(qiáng)度不高。

5.3 耐融鋅腐蝕性

將厚度規(guī)格60 mm的鋼板制成長、寬各為50 mm的試片，分別置于400 ℃～500 ℃的靜態(tài)鋅液中，經(jīng)168 h后測量試片的失重量，計算其失重百分比，作為衡量該鋼板的耐融鋅腐蝕性能的指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 耐融鋅腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

由表5可以看出，在400 ℃～460 ℃下，該材質(zhì)的耐融鋅腐蝕速度很低，僅為輕微腐蝕程度，依據(jù)失重百分比，預(yù)測鋅鍋使用壽命約為1.5～3.2年。500 ℃時，鋅與鐵的反應(yīng)不再是擴(kuò)散反應(yīng)，而是相間的界面反應(yīng)，幾乎是鐵在鋅液中的直接溶解，所以反應(yīng)速度加快，溶解量急速上升[2]，在此溫度下，預(yù)測鋅鍋的使用壽命僅為6個月。通過以上四組腐蝕數(shù)據(jù)說明，在正常的工作溫度下，用該鋼板制造的鋅鍋具有明顯的耐融鋅腐蝕性，比用08F鋼板焊制的熱鍍鋅鍋使用壽命長。

6 結(jié)論

(1) 通過軟吹氬和控制液面波動，解決了300 MPa級耐融鋅腐蝕中厚鋼板大斷面連鑄坯的連鑄澆注粘結(jié)難點(diǎn)，采用爐外精煉，大幅度降低P、S等有害元素含量，有效減少了非金屬夾雜物。

(2)軋制時采用高溫階段加大壓下量提高變形滲透率，并控制精軋階段終軋溫度，提高了鋼板表面質(zhì)量，保證了金相組織和性能要求。

(3)該材質(zhì)碳、硅含量低， 純凈度高，夾雜物含量低，金相組織均勻,具有顯著的耐融鋅腐蝕性，完全滿足熱鍍鋅行業(yè)的質(zhì)量要求，被廣泛應(yīng)用于鋅鍋制造。

(4)鋼板強(qiáng)度指標(biāo)尚有較大的提升空間，軋鋼工序還可進(jìn)一步優(yōu)化工藝。

[1] 楊福倫.鋅鍋用鋼的壽命及材質(zhì)探討[J].鞍鋼技術(shù)，1996(11):42-43.

[2] 韓文祥，王桂欣.鋅液對金屬的腐蝕及其對策[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001,30(3):45-46.

[3] 孫勝，黃小平.提高鋼制熱鍍鋅鍋使用壽命的技術(shù)[J].金屬制品，2000(2):40.

PRODUCTION PRACTICE OF 300 MPa GRADE MELTING ZINC CORROSION RESISTING STEEL PLATES

Hou Dengyi

(Shandong Iron and Steel Group Co.,Ltd)

The process flow and process control are introduced for 300 MPa grade melting zinc corrosion resisting steel plates. LF and RH refining reduce the content of harmful elements such as P and S, effectively reduce the non-metallic inclusions.By soft bubbling control and control of liquid level fluctuation, the problem of the continuous casting sticking is solved to ensure continuous casting production. When Rolling, the surface quality of the steel plate is effectively improved by using high temperature phase increasing reduction to improve deformation and permeability, and control the finishing stage of finishing temperature, so that guarantees the metallographic structures and performance requirements.

melting zinc corrosion low carbon low silicon production practice

?義, 高級工程師,山東.濟(jì)南(250101)，山東鋼鐵集團(tuán)有限公司；

2015-10-8