馬口鐵熱軋鋼帶生產(chǎn)工藝的控制研究

王曉飛，賈國(guó)軍，張博睿，王佳明

( 寧波鋼鐵有限公司制造管理部，浙江 寧波 315807)

馬口鐵又名鍍錫薄鋼板，是在薄的低碳鋼鋼板上鍍一層錫而制成。其將鋼的強(qiáng)度和成型性與錫的美觀和耐蝕性完美地結(jié)合于一體，具有耐腐蝕、無(wú)毒、延展性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品包裝罐、油漆罐、干雜罐、日化包裝罐等配件，是國(guó)際上用量最大的一種金屬包裝產(chǎn)品。

寧波鋼鐵現(xiàn)有煉鋼廠-1780 熱連軋生產(chǎn)線，年設(shè)計(jì)產(chǎn)能400萬(wàn)噸/ 年，煉鋼生產(chǎn)線工藝與設(shè)備情況：3 座脫硫站（2 座噴吹鈍化顆粒鎂、1 座KR 法脫硫），3 座頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，3 座Ar 站，1座LF 精煉爐，1 座RH 真空精煉爐，2 座直弧型雙流連鑄機(jī)，1 條1780mm 熱連軋寬帶鋼生產(chǎn)線，具備生產(chǎn)高純凈鋼質(zhì)和優(yōu)良板形的優(yōu)質(zhì)鋼板能力。

1 馬口鐵熱軋鋼帶工業(yè)性生產(chǎn)設(shè)計(jì)

參照國(guó)內(nèi)外馬口鐵鍍錫產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合終端客戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求，進(jìn)行寧波鋼鐵馬口鐵NMK 熱軋鋼板的設(shè)計(jì)。

1.1 馬口鐵生產(chǎn)工藝路線流程圖

KR 脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→氬站→RH 精煉→連鑄澆注→板坯加熱→高壓水除鱗→熱連軋→層流冷卻→卷取→檢驗(yàn)→標(biāo)識(shí)、打捆→入庫(kù)（見(jiàn)圖1）。

圖1 馬口鐵生產(chǎn)工藝流程示意圖

1.2 煉鋼成分設(shè)計(jì)

（1）碳元素的影響：碳是決定鋼的組織和性能的主要元素，含碳量增加時(shí)，鋼的強(qiáng)度、硬度增加,r 值下降，沖制性能變壞，碳量高還會(huì)降低鋼的耐腐蝕能力，因此碳的成分不易過(guò)高，同時(shí)油漆桶、化工罐等需要疊加堆放，必須的兼顧一定強(qiáng)度，依據(jù)客戶對(duì)終端冷軋鍍錫馬口鐵性能要求，NMK 的C 含量按照≤0.080%控制。

（2）錳元素的影響：錳含量的增加，提高熱軋鋼帶的強(qiáng)度和硬度，原因是錳溶入鐵素體中引起固溶強(qiáng)化，同時(shí)錳可以和硫結(jié)合形成MnS，消除S 在鋼中的有害影響，因此在保證強(qiáng)度、硬度的同時(shí)，Mn 波動(dòng)范圍不宜過(guò)大，Mn 含量按照約0.10% ～0.40%控制。

（3）磷元素的影響：磷在馬口鐵鋼帶中屬于有害元素，提高了鋼的冷脆性，降低塑性，要嚴(yán)格控制磷元素含量。

（4）硫元素的影響：硫在鋼中是有害元素，最大危害是引起鋼的熱脆，且鋼中含硫量的增加，使硫化物夾雜含量增加，對(duì)鋼的力學(xué)性能變壞，因此要嚴(yán)格控制硫元素含量。

（5）鋁元素的影響：鋁作為強(qiáng)脫氧元素加入鋼中，同時(shí)鋁與氮結(jié)合形成彌散的AlN 粒子，改善鋼的時(shí)效性。

（6）氮元素的影響：氮屬于有害元素，對(duì)馬口鐵鋼帶性能有顯著的影響，在鋼中形成氮化物，又可以溶解在滲碳體中，能夠引起形變時(shí)效中鋼的性能改變，鋼的強(qiáng)度、硬度增加，韌性降低，氮元素盡可能降低。

表1 馬口鐵成分設(shè)計(jì)表（單位，%）

1.3 熱軋工藝設(shè)計(jì)

（1）馬口鐵熱軋鋼帶使用性能主要是具有優(yōu)良的沖制性、性能均勻穩(wěn)定性，要求具有良好的r 值和延伸率，并且下游需要對(duì)熱軋鋼帶分切后再冷軋，需保證熱軋鋼帶厚度、凸度、楔形精度控制特殊性需求。

（2）熱軋要求在均勻的奧氏體區(qū)域軋制，終軋溫度控制在Ar3 以上，冷軋帶鋼由于罩式退火過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)且冷卻速度慢，ALN 需充分的析出，鐵素體需充分的長(zhǎng)大，因此熱軋狀態(tài)需使AlN 固溶，熱軋工藝采用較低的卷取溫度, 卷取溫度控制在600℃ 以下 。

2 試制過(guò)程中存在的質(zhì)量分析

2.1 表面夾雜物分析

控制首次試制過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐出鋼自由氧、真空循壞時(shí)間、連澆爐數(shù)規(guī)定和保護(hù)澆鑄技術(shù)等，既保證了馬口鐵熱軋帶鋼成分穩(wěn)定，同時(shí)提升了鋼質(zhì)的純凈度，減少板坯皮下夾雜，但是在首次試制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)個(gè)別熱軋帶鋼表面有長(zhǎng)條狀?yuàn)A雜（見(jiàn)圖2），現(xiàn)場(chǎng)就缺陷位置取樣做電鏡能譜分析。

譜圖標(biāo)簽 譜圖1 譜圖2 O 17.87 17.88 Na 0.29 0.25 Al 0.20 0.18 Si 0.37 0.30 S 0.14 K 0.06 Ca 1.34 0.57 Fe 79.93 80.62總量 100.00 100.00

圖2 夾雜線缺陷形貌及能譜分析數(shù)據(jù)

熱軋鋼帶在線表面檢測(cè)圖譜中缺陷呈長(zhǎng)條狀，非連續(xù)，不規(guī)律分布，單個(gè)缺陷長(zhǎng)度100mm~500mm（見(jiàn)圖2），為明確缺陷成因，通過(guò)SEM 掃描電鏡儀對(duì)其進(jìn)行形貌及成分剖析，缺陷帶存在軋制延伸，局部區(qū)域存在翹皮，翹皮剝落位置有顆粒狀異物。對(duì)缺陷帶進(jìn)行EDS 成分分析，在顆粒狀異物分布區(qū)域發(fā)現(xiàn)O、Na、Al、Si、K、Ca 等元素聚集，與連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣成分相似，分析為板坯連鑄澆注過(guò)程存在卷渣現(xiàn)象，軋制后在鋼帶表面形成大尺寸夾雜缺陷。

后續(xù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)保持連鑄澆鑄恒拉速控制，優(yōu)化長(zhǎng)水口插入深度，異常板坯下線改鋼處理等，帶鋼表面夾雜問(wèn)題快速得到解決。

2.2 厚度、楔形尺寸精度控制

由于馬口鐵熱軋鋼帶需要分切后再冷軋，對(duì)熱軋帶鋼的厚度、凸度、楔形等尺寸精度要求較高，熱軋現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)控制板坯出爐溫度均勻性，配合調(diào)整精軋AGC 及優(yōu)化精軋活套控制精度，現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽查熱軋實(shí)際厚度尺寸波動(dòng)數(shù)據(jù)，顯示厚度、楔形尺寸精度控制良好，具體控制曲線見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 熱軋卷厚度波動(dòng)數(shù)據(jù)

圖4 熱軋卷楔形波動(dòng)數(shù)據(jù)

2.3 力學(xué)性能能力分析

據(jù)客戶提出的需求，對(duì)力學(xué)性能延伸率進(jìn)行工序能力指數(shù)分析，力學(xué)性能滿足客戶對(duì)本鋼種的需求，直方圖呈正態(tài)分布、穩(wěn)定，過(guò)程控制能力Cpk 均≥1.86，過(guò)程控制能力優(yōu)（見(jiàn)圖5）。

圖5 馬口鐵熱軋鋼帶延伸率的過(guò)程能力

2.4 馬口鐵鍍錫板金相組織分析

對(duì)馬口鐵NMK 冷軋鍍錫鋼帶進(jìn)行組織、晶粒度、非金屬夾雜分析，均控制良好（見(jiàn)表2、圖6）。

表2 馬口鐵冷軋退火鋼帶金相檢測(cè)

圖6 晶粒度分析×200

馬口鐵冷軋鍍錫后產(chǎn)品的厚度是0.10mm~0.55mm， 產(chǎn)品經(jīng)硬度檢測(cè)HR30T 值為50.5~53.5，產(chǎn)品硬度值滿足客戶要求。

3 結(jié)論

①開(kāi)發(fā)的NMK 熱軋鋼帶產(chǎn)品化學(xué)成分穩(wěn)定，鋼質(zhì)純凈，夾雜物控制良好，熱軋鋼帶組織均勻，力學(xué)抗拉強(qiáng)度、延伸率過(guò)程能力控制穩(wěn)定。②熱軋鋼帶分切后軋制，冷軋過(guò)程中板型、尺寸精度符合客戶要求，軋制穩(wěn)定，退火鍍錫卷表面質(zhì)量、厚度、硬度值控制均符合客戶要求，現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)選取馬口鐵冷軋鍍錫試樣進(jìn)行制罐沖制，沖制性能良好。③馬口鐵冷軋鍍錫產(chǎn)品銷往國(guó)內(nèi)知名包裝企業(yè)，整體質(zhì)量得到用戶認(rèn)可。